Java執行緒池總結和常用開源庫的使用

xiaobinZh發表於2017-12-19
Java執行緒

new Thread的弊端

執行一個非同步任務你還只是如下new Thread嗎？

new Thread(new Runnable() {

	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
	}
}).start();
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new Thread的弊端如下：

  • 每次new Thread新建物件效能差。
  • 執行緒缺乏統一管理，可能無限制新建執行緒，相互之間競爭，及可能佔用過多系統資源導致當機或oom。
  • 缺乏更多功能，如定時執行、定期執行、執行緒中斷。 相比new Thread，Java提供的四種執行緒池的好處在於：
  • 重用存在的執行緒，減少物件建立、消亡的開銷，效能佳。
  • 可有效控制最大併發執行緒數，提高系統資源的使用率，同時避免過多資源競爭，避免堵塞。
  • 提供定時執行、定期執行、單執行緒、併發數控制等功能。

Java 執行緒池

Java通過Executors提供四種執行緒池，分別為：

  • new CachedThreadPool 建立一個可快取執行緒池，如果執行緒池長度超過處理需要，可靈活回收空閒執行緒，若無可回收，則新建執行緒。
  • new FixedThreadPool 建立一個定長執行緒池，可控制執行緒最大併發數，超出的執行緒會在佇列中等待。
  • new ScheduledThreadPool 建立一個定長執行緒池，支援定時及週期性任務執行。
  • new SingleThreadExecutor 建立一個單執行緒化的執行緒池，它只會用唯一的工作執行緒來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先順序)執行。

Executors 主要是這個建構函式：

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

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而Executors工廠類一共可以建立四種型別的執行緒池，通過Executors.newXXX即可建立。下面就分別都介紹一下把。

1. FixedThreadPool

建立一個定長執行緒池，可控制執行緒最大併發數，超出的執行緒會在佇列中等待。示例程式碼如下：

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
	final int index = i;
	fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
 
		@Override
		public void run() {
			try {
				System.out.println(index);
				Thread.sleep(2000);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
	});
}
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因為執行緒池大小為3，每個任務輸出index後sleep 2秒，所以每兩秒列印3個數字。

定長執行緒池的大小最好根據系統資源進行設定。

原理

Java執行緒池總結和常用開源庫的使用

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads){
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads,nThreads,0L,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
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  • 它是一種固定大小的執行緒池；
  • corePoolSize和maximunPoolSize都為使用者設定的執行緒數量nThreads；
  • keepAliveTime為0，意味著一旦有多餘的空閒執行緒，就會被立即停止掉；但這裡keepAliveTime無效；
  • 阻塞佇列採用了LinkedBlockingQueue，它是一個無界佇列；
  • 由於阻塞佇列是一個無界佇列，因此永遠不可能拒絕任務；- 由於採用了無界佇列，實際執行緒數量將永遠維持在nThreads，因此maximumPoolSize和keepAliveTime將無效。

2. CachedThreadPool

建立一個可快取執行緒池，如果執行緒池長度超過處理需要，可靈活回收空閒執行緒，若無可回收，則新建執行緒。示例程式碼如下：

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
	final int index = i;
	try {
		Thread.sleep(index * 1000);
	} catch (InterruptedException e) {
		e.printStackTrace();
	}
 
	cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
 
		@Override
		public void run() {
			System.out.println(index);
		}
	});
}
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原理

Java執行緒池總結和常用開源庫的使用

//建構函式
public static ExecutorService newCachedThreadPool(){
    return new ThreadPoolExecutor(0,Integer.MAX_VALUE,60L,TimeUnit.MILLISECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>());
}
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執行緒池為無限大，當執行第二個任務時第一個任務已經完成，會複用執行第一個任務的執行緒，而不用每次新建執行緒。

  • 它是一個可以無限擴大的執行緒池；
  • 它比較適合處理執行時間比較小的任務；corePoolSize為0，maximumPoolSize為無限大，意味著執行緒數量可以無限大；
  • keepAliveTime為60S，意味著執行緒空閒時間超過60S就會被殺死；
  • 採用SynchronousQueue裝等待的任務，這個阻塞佇列沒有儲存空間，這意味著只要有請求到來，就必須要找到一條工作執行緒處理他，如果當前沒有空閒的執行緒，那麼就會再建立一條新的執行緒。

3. SingleThreadExecutor

建立一個單執行緒化的執行緒池，它只會用唯一的工作執行緒來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先順序)執行。示例程式碼如下：

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
	final int index = i;
	singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {

		@Override
		public void run() {
			try {
				System.out.println(index);
				Thread.sleep(2000);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
	});
}
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結果依次輸出，相當於順序執行各個任務。

原理

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

它只會建立一條工作執行緒處理任務；採用的阻塞佇列為LinkedBlockingQueue；

4. ScheduledThreadPool

建立一個定長執行緒池，支援定時及週期性任務執行。延遲執行示例程式碼如下：

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
 
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("delay 3 seconds");
	}
}, 3, TimeUnit.SECONDS);
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表示延遲3秒執行。

scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

	@Override
	public void run() {
		System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
	}
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
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表示延遲1秒後每3秒執行一次。

ScheduledExecutorService比Timer更安全，功能更強大

原理

Java執行緒池總結和常用開源庫的使用

  • 它接收SchduledFutureTask型別的任務，有兩種提交任務的方式：scheduledAtFixedRate, scheduledWithFixedDelay
  • 它採用DelayQueue儲存等待的任務

DelayQueue內部封裝了一個PriorityQueue，它會根據time的先後時間排序，若time相同則根據sequenceNumber排序；

DelayQueue也是一個無界佇列；

工作執行緒會從DelayQueue取已經到期的任務去執行；

執行結束後重新設定任務的到期時間，再次放回DelayQueue

最佳實踐：

AsynTask 4.0

  • 預設執行緒池是 SingleThreadExecutor; 單一序列執行緒池。
  • 內部還內建一個CPU*2+1的 FixedThreadPool，命名為：THREAD_POOL_EXECUTOR。

RxJava

  • Schedulers.io( )

預設是一個CachedThreadScheduler，用於IO密集型任務，如非同步阻塞IO操作（讀寫檔案、讀寫資料庫、網路資訊互動等）所使用的 Scheduler。

  • Schedulers.computation( )

預設是：FixedThreadPool。用於CPU 密集型計算，即不會被 I/O 等操作限制效能的操作，例如圖形的計算，事件迴圈或和回撥處理

  • Schedulers.immediate( )

在當前執行緒立即開始執行任務，相當於不指定執行緒。這是預設的 Scheduler

  • AndroidSchedulers.mainThread()

Android專用的，指定的操作將在 Android 主執行緒執行

  • Schedulers.from(executor)

使用指定的Executor作為排程器

  • Schedulers.newThread()

總是啟用新執行緒，並在新執行緒執行操作。

EventBus:

  • 使用 newCachedThreadPool，實現 前臺執行緒通知

OKHTTP:

  • 類似 newCachedThreadPool 實現：
executor = new ThreadPoolExecutor(0, 2147483647, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue(), Util.threadFactory("OkHttp ConnectionPool", true));
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Fresco

  • Default implementation of SerialExecutorService

參考

  1. 程式碼例子參考網路
  2. 圖片流程圖部分來自知乎截圖

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