Java线程的学习_线程池

系统启动一个新线程需要很高的成本,因为它涉及与操作系统交互。在这种情况下,使用线程池可以很好地提高性能,尤其是当程序中需要创建大量生存期很短暂的线程时。

线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程,程序将一个Runnable对象或Callable对象传给线程池,线程池就会启动一个线程来run()或call()方法,当run()或call()方法执行结束后,该线程并不会死亡,而是再次返回线程池中成为空闲状态,等待执行下一个Runnable对象的run()或call()方法。除此之外,使用线程池可以有效地控制系统中并发线程的数量。

使用Executors类来创建线程池:

方法名
newCachedThreadPool() 创建一个具有缓存功能的线程池,系统根据需要创建线程,这些线程将会被缓存在线程池中
newFixedThreadPool(int nThreads) 创建一个可重用的、具有固定线程数的线程池
newSingleThreadExecutor() 创建一个只有单线程的线程池,它相当与调用newFixedThreadPool()方法时传入参数为1
newScheduledThreadPool(int corePoolSize) 创建具有指定线程数的线程池,它可以在指定延迟后执行线程任务。corePoolSize指池中所保存的线程数,即使线程是空闲的也被保存在线程池内。
newSingleThreadScheduledExecutor() 创建只有一个线程的线程池,它可以在指定延迟后执行线程任务
ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism) 创建持有足够的线程的线程池来支持给定的并行级别,该方法还会使用多个队列来减少竞争
ExecutorService newWorkStealingPool() 该方法是前一个方法的 简化版本,如果当前机器有4个CPU,则目标并行级别被设置为4,也就是相当于为前一个方法传入4作为参数。

使用线程池来执行线程任务的步骤:
1.调用Executors类的静态工厂方法创建一个ExecutorService对象,该对象代表一个线程池。
2.创建Runnable实现类或Callable实现类的实例,作为线程执行任务。
3.调用ExecutorService对象的submit()方法来提交Runnable实例或Callable实例。
4.当不想提交任何任务时,调用ExecutorService对象的shutdown()方法来关闭线程池。

使用线程池来执行指定Runnable对象所代表的的任务:

public class ThreadPoolTest {    public static void main(String[] args)throws Exception{        //创建一个具有固定线程数(6)的线程池        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(6);        //使用Lambda表达式创建Runnable对象        Runnable target = () -> {            for(int i = 0; i < 100; i++){                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "的i值为:" + i);            }        };        //向线程池中提交两个线程        pool.submit(target);        pool.submit(target);        //关闭线程池        pool.shutdown();    }}

ForkJoinPool类

ForkJoinPool类的作用是将一个任务拆分为多个“小任务”并行计算,再把多个“小任务”的结果合并成总的计算结果。ForkJoinPool类是ExecutorService的实现类,因此是一种特殊的线程池。

方法
ForkJoinPool(int parallelism) 创建一个包含parallelism个并行线程的ForkJoinPool
ForkJoinPool() 以runtime.availableprocessors(处理器数量)返回值为parallelism参数来创建ForkJoinPool。
ForkJoinPool commonPool() 该方法返回一个通用池,通用池的运行状态不回受shutdown()或shutdownNow()方法的影响。
int getCommonPoolParallelism() 返回通用池的并行级别

创建了ForkJoinPool实例之后,就可调用ForkJoinPool的submit(ForkJoinTask task)或invoke(ForkJoinTask task)方法来执行指定任务。其中ForkJoinTask代表一个可以并行、合并的任务。ForkJoinTask是一个抽象类,它还有两个抽象子类:RecursiveAction(没有返回值)和RecursiveTask(有返回值)。

没有返回值的“大任务”拆分:

//继承RecursiveAction来实现“可分解”的任务class PrintTask extends RecursiveAction{    //每个“小任务”最多打印50个数    private static final int THRESHOLD = 50;    private int start;    private int end;    //打印从start到end的任务    public PrintTask(int start, int end){        this.start = start;        this.end = end;    }    @Override    protected void compute() {        // 当end与start之间的差小于THRESHOLD时,开始打印        if(end - start < THRESHOLD){            for(int i = 0; i < end; i++){                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "的i值:" + i);            }        }else{            //当end与start之间的差大于THRESHOLD时,开始打印            //将大任务分解成两个“小任务”            int middle = (start + end) / 2;            PrintTask left = new PrintTask(start, middle);            PrintTask right = new PrintTask(middle, end);            //并执行两个“小任务”            left.fork();            right.fork();        }    }}public class ForkJoinPoolTest {    public static void main(String[] args)throws Exception{        ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();        //提交可分解的PrintTask任务        pool.submit(new PrintTask(0, 300));        pool.awaitTermination(2, TimeUnit.SECONDS);        //关闭线程池        pool.shutdown();    }}

有返回值的“大任务”:

//继承RecursiveTask来实现“可分解”的任务class CalTask extends RecursiveTask<Integer>{    //每个“小任务”最多只累加20个数    private static final int THRESHOLD = 20;    private int arr[];    private int start;    private int end;    //累加从start到end数组    public CalTask(int[] arr, int start, int end){        this.arr = arr;        this.start = start;        this.end = end;    }    @Override    protected Integer compute() {        int sum = 0;        // 当end与start之间的差小于THRESHOLD时,开始进行实际累加        if(end - start < THRESHOLD){            for(int i = start; i < end; i++){                sum += arr[i];            }            return sum;        }else{            //当end与start之间的差大于THRESHOLD,既要累加的数超过20个时,将大任务分解成两个小任务            int middle = (start + end) / 2;            CalTask left = new CalTask(arr, start, middle);            CalTask right = new CalTask(arr, middle, end);            //并执行两个小任务            left.fork();            right.fork();            //把两个小任务累加的结果合并起来            return left.join() + right.join();        }    }}public class Sum {    public static void main(String[] args)throws Exception{        int[] arr = new int[100];        Random rand = new Random();        int total = 0;        //初始化100个数字元素        for(int i = 0, len = arr.length; i < len; i++){            int tmp = rand.nextInt(20);            //对数组元素赋值,并将数组元素的值添加到sum总和中            System.out.println(tmp);            total += (arr[i] = tmp);        }        System.out.println("初始化统计出的和:" + total);        //创建一个通用池        ForkJoinPool pool = ForkJoinPool.commonPool();        //提交可分解的CaltTask任务        Future<Integer> future = pool.submit(new CalTask(arr, 0, arr.length));        System.out.println("使用CalTask计算出的和:" + future.get());        //关闭线程        pool.shutdown();    }}

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