Java 并发Executors 和线程池

本文主要是介绍Java 并发Executors 和线程池，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

本文主要介绍如何开始创建线程以及管理线程池，在 Java 语言中，一个最简单的线程如下代码所示：

Runnable runnable = new Runnable(){
   public void run(){
      System.out.println("Run");
   }
}

可通过下面一行代码来启动这个线程：

new Thread(runnable).start();

这是一个再简单不过的例子了，但如果你有许多需要长时间运行的任务同时执行，并需要等所有的这些线程都执行完毕，还想得到一个返回值，那么这就有点小小难度了。但 Java 已经有解决方案给你，那就是 Executors ，一个简单的类可以让你创建线程池和线程工厂。

一个线程池使用类 ExecutorService 的实例来表示，通过 ExecutorService 你可以提交任务，并进行调度执行。下面列举一些你可以通过 Executors 类来创建的线程池的类型：

    Single Thread Executor : 只有一个线程的线程池，因此所有提交的任务是顺序执行，代码： Executors.newSingleThreadExecutor()
    Cached Thread Pool : 线程池里有很多线程需要同时执行，老的可用线程将被新的任务触发重新执行，如果线程超过60秒内没执行，那么将被终止并从池中删除，代码：Executors.newCachedThreadPool()
    Fixed Thread Pool : 拥有固定线程数的线程池，如果没有任务执行，那么线程会一直等待，代码： Executors.newFixedThreadPool()
    Scheduled Thread Pool : 用来调度即将执行的任务的线程池，代码：Executors.newScheduledThreadPool()
    Single Thread Scheduled Pool : 只有一个线程，用来调度执行将来的任务，代码：Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()

一旦你创建了一个线程池，你就可以往池中通过不同的方法提交执行任务，可提交 Runnable 或者 Callable 到线程池中，该方法返回一个 Future 实例表示任务的状态，如果你提交一个 Runnable ，那么如果任务完成后 Future 对象返回 null。

例如，你编写下面的 Callable：

private final class StringTask implements Callable<String>{
   public String call(){
      //Long operations

      return "Run";
   }
}

如果你想使用4个线程来执行这个任务10次，那么代码如下：

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);

for(int i = 0; i < 10; i++){
   pool.submit(new StringTask());
}

但你必须手工的关闭线程池来结束所有池中的线程：

pool.shutdown();

如果你不这么做，JVM 并不会去关闭这些线程；另外你可以使用 shutdownNow() 的方法来强制关闭线程池，那么执行中的线程也会被中断，所有尚未被执行的任务也将不会再执行。

但这个例子中，你无法获取任务的执行状态，因此我们需要借助 Future 对象：

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);

List<Future<String>> futures = new ArrayList<Future<String>>(10);

for(int i = 0; i < 10; i++){
   futures.add(pool.submit(new StringTask()));
}

for(Future<String> future : futures){
   String result = future.get();

   //Compute the result
}

pool.shutdown();

不过这段代码稍微有点复杂，而且有不足的地方。如果第一个任务耗费非常长的时间来执行，然后其他的任务都早于它结束，那么当前线程就无法在第一个任务结束之前获得执行结果，但是别着急，Java 为你提供了解决方案——CompletionService。

一个 CompletionService 就是一个服务，用以简化等待任务的执行结果，实现的类是 ExecutorCompletionService，该类基于 ExecutorService，因此我们可试试下面的代码：

ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);
CompletionService<String> pool = new ExecutorCompletionService<String>(threadPool);

for(int i = 0; i < 10; i++){
   pool.submit(new StringTask());
}

for(int i = 0; i < 10; i++){
   String result = pool.take().get();

   //Compute the result
}

threadPool.shutdown();

通过这段代码，我们可以根据执行结束的顺序获取对应的结果，而无需维护一个 Future 对象的集合。

这就是本文的全部，通过 Java 为我们提供的各种工具，可以方便的进行多任务的编程，通过使用 Executors、ExecutorService 以及 CompletionService 等工具类，我们可以创建复杂的并行任务执行算法，而且可以轻松改变线程数。

如果需要得到各任务的执行结果，建议使用这种方式：CompletionService<String> pool = new ExecutorCompletionService<String>(threadPool);

贴上自己编写的线程池的demo,仅供参考：

public class Thread_Pool_Util extends ThreadGroup{

private boolean isClosed = false; // 线程池是否关闭

private LinkedList<Runnable> workQueue; // 工作队列

private static int threadPoolID = 1; // 线程池的id

public Thread_Pool_Util(int poolSize) { // poolSize 表示线程池中的工作线程的数量

super(threadPoolID + ""); // 指定ThreadGroup的名称

setDaemon(true); // 继承到的方法，设置是否守护线程池

workQueue = new LinkedList<Runnable>(); // 创建工作队列

for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
new WorkThread(i).start(); // 创建并启动工作线程,线程池数量是多少就创建多少个工作线程
}
}

/** 向工作队列中加入一个新任务,由工作线程去执行该任务 */
public synchronized void execute(Runnable task) {
if (isClosed) {
throw new IllegalStateException();
}

if (task != null) {

workQueue.add(task);// 向队列中加入一个任务

notify(); // 唤醒一个正在getTask()方法中待任务的工作线程
}
}

/** 从工作队列中取出一个任务,工作线程会调用此方法 */
private synchronized Runnable getTask(int threadid)
throws InterruptedException {
while (workQueue.size() == 0) {
if (isClosed){
return null;
}
wait(); // 如果工作队列中没有任务,就等待任务
}

return (Runnable) workQueue.removeFirst(); // 反回队列中第一个元素,并从队列中删除
}

/** 关闭线程池 */
public synchronized void closePool() {
if (!isClosed) {

waitFinish(); // 等待工作线程执行完毕

isClosed = true;

workQueue.clear(); // 清空工作队列

interrupt(); // 中断线程池中的所有的工作线程,此方法继承自ThreadGroup类
}
}

/** 等待工作线程把所有任务执行完毕 */
public void waitFinish() {

synchronized (this) {
isClosed = true;
notifyAll(); // 唤醒所有还在getTask()方法中等待任务的工作线程
}

Thread[] threads = new Thread[activeCount()]; // activeCount()
// 返回该线程组中活动线程的估计值。
int count = enumerate(threads); // enumerate()方法继承自ThreadGroup类，根据活动线程的估计值获得线程组中当前所有活动的工作线程
for (int i = 0; i < count; i++) { // 等待所有工作线程结束
try {
threads[i].join(); // 等待工作线程结束
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
}

/**
* 内部类,工作线程,负责从工作队列中取出任务,并执行
*
* @author sunnylocus
*/
private class WorkThread extends Thread {

private int id;

public WorkThread(int id) {
// 父类构造方法,将线程加入到当前ThreadPool线程组中
super(Thread_Pool_Util.this, id + "");

this.id = id;
}

public void run() {
while (!isInterrupted()) { // isInterrupted()方法继承自Thread类，判断线程是否被中断
Runnable task = null;
try {
task = getTask(id); // 取出任务
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
// 如果getTask()返回null或者线程执行getTask()时被中断，则结束此线程
if (task == null)
return;
try {
task.run(); // 运行任务
} catch (Throwable t) {
t.printStackTrace();
}

}// end while
}// end run
}// end workThread

}