线程管理神器：Executors全面解析

时间：2024-01-24 20:03:29

线程管理神器：Executors全面解析- 程序员古德

内容摘要

Executors在Java中提供了快速创建线程池的能力，其优点显著：它简化了线程管理，减少了代码量；提供了多种类型的线程池以适应不同场景；通过复用线程，降低了资源消耗，提高了系统响应速度和吞吐量。使用Executors，开发者能够更专注于业务逻辑，而无需深入底层线程细节。

官方文档：https://docx.iamqiang.com/jdk11/api/java.base/java/util/concurrent/Executors.html

核心概念

在Java中，Executors 是一个提供线程池功能的实用工具类，它允许更便捷地创建、管理和控制线程，从而优化资源使用和提高系统性能。

模拟一个例子，假如有一个公司的电商平台即将开始双十一大促互动，大促活动预计将带来前所未有的流量和订单量，在这种情况下，为了确保系统的稳定性和高效性，不能简单地为每个用户请求都创建一个新线程来处理，因为这样做会消耗大量系统资源，并且可能导致服务器崩溃，这是可以使用Executors。

可以将Executors想象成一家高效的物流公司，当电商平台接收到用户订单时（就像物流公司接收到货物一样），不是直接为每个订单派一辆独立的货车去送货（这相当于为每个请求创建一个新线程），而是将这些订单放入一个集中的处理中心（线程池）。

这个处理中心（线程池）由Executors管理，它会根据当前的订单量（任务量）和系统资源情况，智能地分配有限的货车（线程）去送货（执行任务），如果订单量激增，Executors会自动排队并管理这些订单，确保每个订单都能得到及时处理，同时避免资源的浪费和系统的崩溃。

使用Executors可以更高效地管理线程，特别是在处理大量并发任务时，它能够显著提升系统的性能和稳定性。

代码案例

如下是一个Executors的使用案例，展示了用一个固定大小的线程池来并发执行任务，如下代码：

import java.util.concurrent.ExecutorService;  
import java.util.concurrent.Executors;  
import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  
public class ThreadPoolExample {  
  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个固定大小的线程池，其中包含了3个线程  
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);  
  
        // 提交10个任务到线程池  
        for (int i = 0; i < 10; i++) {  
            final int taskId = i;  
            executorService.submit(() -> {  
                // 模拟任务执行，这里简单地打印任务ID和执行的线程名  
                System.out.println("Executing task " + taskId + " via " + Thread.currentThread().getName());  
                try {  
                    // 让线程休眠一段时间，模拟任务耗时  
                    Thread.sleep(1000);  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    // 如果线程被中断，则处理中断  
                    e.printStackTrace();  
                }  
            });  
        }  
  
        // 关闭线程池（这会让线程池不再接受新的任务，但会继续处理队列中的任务）  
        executorService.shutdown();  
  
        // 等待所有任务完成（这里等待的时间比所有任务的总执行时间要长，以确保所有任务都能完成）  
        try {  
            if (!executorService.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {  
                // 如果等待超时后线程池仍未关闭，可以选择执行一些额外的操作，比如取消剩余任务  
                System.err.println("Not all tasks finished in the given time.");  
            }  
        } catch (InterruptedException ie) {  
            // 如果当前线程在等待过程中被中断，则处理中断  
            System.err.println("Interrupted while waiting for tasks to complete.");  
            // 重新设置中断状态，以便调用者能够知道发生了中断  
            Thread.currentThread().interrupt();  
        }  
  
        System.out.println("All tasks are finished.");  
    }  
}

在上面代码中，通过Executors.newFixedThreadPool(3)创建了一个包含3个线程的线程池，然后提交了10个任务到线程池，每个任务都简单地打印出任务ID和执行它的线程名，然后休眠1秒钟来模拟任务执行。

这里实例中的代码是非常简单的，并且只是为了演示线程池的基本用法，在实际应用中，可能会有更复杂和耗时的任务需要处理。

核心API说明

Executors 是 Java 并发库 java.util.concurrent 中的一个实用类，用于创建和管理各种线程池和 ExecutorService，该类提供了多个工厂方法来创建不同类型的 ExecutorService，以下是一些常用的 Executors 方法及其含义：

  1. newFixedThreadPool(int nThreads):创建一个固定大小的线程池，该线程池中的线程数量始终保持不变，如果所有线程都在执行任务并且又有新任务提交，那么新任务会进入队列等待，直到有线程空闲出来，如果线程因为异常结束，那么会有新的线程来替代它。
  2. newCachedThreadPool():创建一个可缓存的线程池，如果线程池的大小超过了处理需求，那么会回收空闲线程（60秒无任务的线程），当提交新任务时，如果没有空闲线程，那么会创建新的线程，该线程池的大小可以动态调整。
  3. newSingleThreadExecutor():创建一个单线程的 ExecutorService，所有提交的任务都会按照这个顺序在一个线程中执行，如果该线程因为异常结束，那么会有新的线程来替代它。
  4. newSingleThreadScheduledExecutor():创建一个单线程的 ScheduledExecutorService，该线程池可以调度在给定的延迟后执行命令，或者定期执行命令。
  5. newScheduledThreadPool(int corePoolSize):创建一个可以调度在给定的延迟后执行命令，或者定期执行命令的线程池，该线程池的核心线程数量是固定的，但非核心线程数量可以动态调整（基于工作队列的大小和任务提交的速度）。

注意：尽管 Executors 提供了方便的工厂方法来创建线程池，但在生产环境中，建议使用 ThreadPoolExecutor 的直接构造方法来创建线程池，这样可以更细粒度地控制线程池的参数和配置。

另外，从Java 9开始，Executors 类中增加了 newWorkStealingPool 方法，用于创建一个工作窃取线程池，这在处理大量并行任务时非常有用，特别是当任务的执行时间不确定时。工作窃取算法可以帮助平衡各个线程之间的工作量，从而提高整体的吞吐量。

核心总结

线程管理神器：Executors全面解析 - 程序员古德

Executors是Java中创建线程池的便捷工具，其优点在于提供了多种类型的线程池以满足不同场景的需求，如固定大小、缓存、单线程等，这些线程池减少了资源管理的复杂性，并提供了性能优势，然而，Executors的缺点在于其默认配置可能不适合所有场景，如工作队列大小和拒绝策略等，在复杂场景中，优先考虑使用ThreadPoolExecutor以获得更多的线程控制权。

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