Java线程池Executor怎么使用

在Java中，线程池是一种用于管理多个线程的机制，它可以有效地控制线程的创建、执行和销毁，从而提高程序的性能和资源利用率。Java提供了java.util.concurrent包来支持线程池的使用，其中Executor接口及其实现类是线程池的核心。

1. 什么是线程池？

线程池是一种线程管理机制，它维护了一个线程队列，用于执行提交的任务。线程池的主要优点包括：

• 资源复用：线程池中的线程可以被重复使用，避免了频繁创建和销毁线程的开销。
• 控制并发：线程池可以限制同时运行的线程数量，防止系统资源被过度占用。
• 任务队列：线程池通常维护一个任务队列，当线程池中的线程都在忙碌时，新提交的任务会被放入队列中等待执行。

2. Executor接口

Executor是Java线程池框架中最基础的接口，它定义了一个简单的方法execute(Runnable command)，用于执行一个任务。

public interface Executor {
    void execute(Runnable command);
}

Executor接口的实现类通常会将任务提交到一个线程池中执行。

3. ExecutorService接口

ExecutorService是Executor的子接口，它提供了更丰富的功能，包括任务提交、线程池关闭、任务执行结果获取等。

public interface ExecutorService extends Executor {
    void shutdown();
    List<Runnable> shutdownNow();
    boolean isShutdown();
    boolean isTerminated();
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
    Future<?> submit(Runnable task);
    // 其他方法...
}

ExecutorService接口的实现类通常用于管理线程池的生命周期和任务执行。

4. 创建线程池

Java提供了Executors工厂类来创建不同类型的线程池。常用的线程池类型包括：

• FixedThreadPool：固定大小的线程池，线程数量固定不变。
• CachedThreadPool：可缓存的线程池，线程数量根据任务数量动态调整。
• SingleThreadExecutor：单线程的线程池，只有一个线程在执行任务。
• ScheduledThreadPool：支持定时及周期性任务执行的线程池。

4.1 创建固定大小的线程池

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

这个线程池中有5个线程，可以同时执行5个任务。如果提交的任务超过5个，多余的任务会被放入队列中等待。

4.2 创建可缓存的线程池

ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();

这个线程池中的线程数量会根据任务数量动态调整。如果有空闲线程，任务会立即执行；如果没有空闲线程，则会创建新的线程来执行任务。

4.3 创建单线程的线程池

ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();

这个线程池中只有一个线程，所有任务都会按顺序执行。

4.4 创建支持定时任务的线程池

ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(3);

这个线程池可以用于执行定时任务或周期性任务。

5. 提交任务

创建线程池后，可以通过submit()或execute()方法提交任务。

5.1 使用submit()提交任务

submit()方法可以提交Runnable或Callable任务，并返回一个Future对象，用于获取任务的执行结果。

Future<?> future = executor.submit(() -> {
    System.out.println("Task is running");
});

// 获取任务执行结果
future.get(); // 阻塞直到任务完成

5.2 使用execute()提交任务

execute()方法只能提交Runnable任务，且不返回任何结果。

executor.execute(() -> {
    System.out.println("Task is running");
});

6. 关闭线程池

使用完线程池后，应该调用shutdown()或shutdownNow()方法来关闭线程池。

6.1 正常关闭

shutdown()方法会等待所有已提交的任务执行完毕后再关闭线程池。

executor.shutdown();

6.2 立即关闭

shutdownNow()方法会尝试立即停止所有正在执行的任务，并返回未执行的任务列表。

List<Runnable> notExecutedTasks = executor.shutdownNow();

7. 示例代码

以下是一个完整的示例代码，展示了如何使用线程池执行多个任务：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个固定大小的线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        // 提交多个任务
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int taskId = i;
            Future<?> future = executor.submit(() -> {
                System.out.println("Task " + taskId + " is running on thread " + Thread.currentThread().getName());
                try {
                    Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行时间
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

8. 总结

Java线程池Executor提供了一种高效的方式来管理和执行多线程任务。通过使用Executors工厂类，可以轻松创建不同类型的线程池，并通过submit()或execute()方法提交任务。使用线程池可以有效地控制线程的创建和销毁，提高程序的性能和资源利用率。