ExecutorService详解

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

前言

在我们的日常开发中，难免会使用到线程，部分还会用到多线程并发问题。我们知道，线程的创建和释放，需要占用不小的内存和资源。如果每次需要使用线程时，都new 一个Thread的话，难免会造成资源的浪费，而且可以无限制创建，之间相互竞争，会导致过多占用系统资源导致系统瘫痪。不利于扩展，比如如定时执行、定期执行、线程中断，所以很有必要了解下ExecutorService的使用。

ExecutorService是Java提供的线程池，也就是说，每次我们需要使用线程的时候，可以通过ExecutorService获得线程。它可以有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞，同时提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能，也不用使用TimerTask了。

1.ExecutorService的创建方式

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler)

所有线程池最终都是通过这个方法来创建的。

corePoolSize : 核心线程数，一旦创建将不会再释放。如果创建的线程数还没有达到指定的核心线程数量，将会继续创建新的核心线程，直到达到最大核心线程数后，核心线程数将不在增加；如果没有空闲的核心线程，同时又未达到最大线程数，则将继续创建非核心线程；如果核心线程数等于最大线程数，则当核心线程都处于激活状态时，任务将被挂起，等待空闲线程来执行。

maximumPoolSize : 最大线程数，允许创建的最大线程数量。如果最大线程数等于核心线程数，则无法创建非核心线程；如果非核心线程处于空闲时，超过设置的空闲时间，则将被回收，释放占用的资源。

keepAliveTime : 也就是当线程空闲时，所允许保存的最大时间，超过这个时间，线程将被释放销毁，但只针对于非核心线程。

unit : 时间单位，TimeUnit.SECONDS等。

workQueue : 任务队列，存储暂时无法执行的任务，等待空闲线程来执行任务。

threadFactory : 线程工程，用于创建线程。

handler : 当线程边界和队列容量已经达到最大时，用于处理阻塞时的程序

2.线程池的类型

2.1 可缓存线程池

ExecutorService cachePool = Executors.newCachedThreadPool();

看看它的具体创建方式：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

通过它的创建方式可以知道，创建的都是非核心线程，而且最大线程数为Interge的最大值，空闲线程存活时间是1分钟。如果有大量耗时的任务，则不适该创建方式。它只适用于生命周期短的任务。

2.2 单线程池

ExecutorService singlePool = Executors.newSingleThreadExecutor();

顾名思义，也就是创建一个核心线程：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

只用一个线程来执行任务，保证任务按FIFO顺序一个个执行。

2.3 固定线程数线程池

Executors.newFixedThreadPool(3);

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

也就是创建固定数量的可复用的线程数，来执行任务。当线程数达到最大核心线程数，则加入队列等待有空闲线程时再执行。

2.4 固定线程数，支持定时和周期性任务

ExecutorService scheduledPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
          DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}

可用于替代handler.postDelay和Timer定时器等延时和周期性任务。

public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,
                                       long delay, TimeUnit unit);

public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
                                                  long initialDelay,
                                                  long period,
                                                  TimeUnit unit);

public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
                                                     long initialDelay,
                                                     long delay,
                                                     TimeUnit unit);

scheduleAtFixedRate和sheduleWithFixedDelay有什么不同呢？

scheduleAtFixedRate：创建并执行一个在给定初始延迟后的定期操作，也就是将在 initialDelay 后开始执行，然后在initialDelay+period 后下一个任务执行，接着在 initialDelay + 2 * period 后执行，依此类推 ，也就是只在第一次任务执行时有延时。

sheduleWithFixedDelay：创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，随后，在每一次执行终止和下一次执行开始之间都存在给定的延迟，即总时间是（initialDelay + period）*n

2.4 手动创建线程池

private ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(3, 10,
            10L, TimeUnit.SECONDS,
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(512), Executors.defaultThreadFactory(),
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

可以根据自己的需求创建指定的核心线程数和总线程数。

3. 如何终止一个周期性任务呢？

直接上源码你就懂了：

public final class LgExecutorService {

    private ConcurrentHashMap<String, Future> futureMap = new ConcurrentHashMap<>();

    private ScheduledExecutorService executorService = new ScheduledThreadPoolExecutor(5);


    private LgExecutorService() {

    }

    private static final class InnerExecutorService {
        private static final LgExecutorService INSTANCE = new LgExecutorService();
    }

    public static LgExecutorService getInstance() {
        return InnerExecutorService.INSTANCE;
    }

    public ConcurrentHashMap<String, Future> getFutureMap() {
        return futureMap;
    }

    public void execute(Runnable runnable) {
        if (runnable != null) {
            executorService.execute(runnable);
        }
    }

    /**
     * @param runnable
     * @param delay    延迟时间
     * @param timeUnit 时间单位
     */
    public void sheduler(Runnable runnable, long delay, TimeUnit timeUnit) {
        if (runnable != null) {
            executorService.schedule(runnable, delay, timeUnit);
        }
    }

    /**
     * 执行延时周期性任务
     *
     * @param runnable {@code LgExecutorSercice.JobRunnable}
     * @param initialDelay 延迟时间
     * @param period       周期时间
     * @param timeUnit     时间单位
     */
    public <T extends JobRunnable> void sheduler(T runnable, long initialDelay, long period, TimeUnit timeUnit) {
        if (runnable != null) {
            Future future = executorService.scheduleAtFixedRate(runnable, initialDelay, period, timeUnit);
            futureMap.put(runnable.getJobId(), future);
        }
    }

    public static abstract class JobRunnable implements Runnable {

        private String jobId;

        public JobRunnable(@NonNull String jobId) {
            this.jobId = jobId;
        }

        /**
         * 强制终止定时线程
         */
        public void terminal() {
            try {
                Future future = LgExecutorService.getInstance().getFutureMap().remove(jobId);
                future.cancel(true);
            } finally {
                System.out.println("jobId " + jobId + " had cancel");
            }
        }

        public String getJobId() {
            return jobId;
        }

    }
    
}

自己写个demo测试后就知道结果了，还是自己动下手吧。

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