Java线程池介绍以及简单示例

Java线程池介绍以及简单示例

在什么情况下使用线程池？       

1.单个任务处理的时间比较短     

2.将需处理的任务的数量大       

使用线程池的好处:       

1.减少在创建和销毁线程上所花的时间以及系统资源的开销     

2.如不使用线程池，有可能造成系统创建大量线程而导致消耗完系统内存以及”过度切换”。    线程池工作原理：
http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp0730/  该文章里有个例子，简单的描述了线程池的内部实现，建议根据里面的例子来了解JAVA 线程池的原理。同时，里面还详细描述了使用线程池存在的优点和弊端，大家可以研究下，我觉得是篇非常好的文章。

 

JDK自带线程池总类介绍介绍：       

1、newFixedThreadPool创建一个指定工作线程数量的线程池。每当提交一个任务就创建一个工作线程，如果工作线程数量达到线程池初始的最大数，则将提交的任务存入到池队列中。       

2、newCachedThreadPool创建一个可缓存的线程池。这种类型的线程池特点是：      

1).工作线程的创建数量几乎没有限制(其实也有限制的,数目为Interger. MAX_VALUE), 这样可灵活的往线程池中添加线程。     

2).如果长时间没有往线程池中提交任务，即如果工作线程空闲了指定的时间(默认为1分钟)，则该工作线程将自动终止。终止后，如果你又提交了新的任务，则线程池重新创建一个工作线程。       

3、newSingleThreadExecutor创建一个单线程化的Executor，即只创建唯一的工作者线程来执行任务，如果这个线程异常结束，会有另一个取代它，保证顺序执行(我觉得这点是它的特色)。单工作线程最大的特点是可保证顺序地执行各个任务，并且在任意给定的时间不会有多个线程是活动的 。       

4、newScheduleThreadPool创建一个定长的线程池，而且支持定时的以及周期性的任务执行，类似于Timer。(这种线程池原理暂还没完全了解透彻)

 

总结：

一.FixedThreadPool是一个典型且优秀的线程池，它具有线程池提高程序效率和节省创建线程时所耗的开销的优点。但是，在线程池空闲时，即线程池中没有可运行任务时，它不会释放工作线程，还会占用一定的系统资源。           

二．CachedThreadPool的特点就是在线程池空闲时，即线程池中没有可运行任务时，它会释放工作线程，从而释放工作线程所占用的资源。但是，但当出现新任务时，又要创建一新的工作线程，又要一定的系统开销。并且，在使用CachedThreadPool时，一定要注意控制任务的数量，否则，由于大量线程同时运行，很有会造成系统瘫痪。           

 

java线程池原理及简单实例 

在现代的操作系统中，有一个很重要的概念――线程，几乎所有目前流行的操作系统都支持线程，线程来源于操作系统中进程的概念，进程有自己的虚拟地址空间以及正文段、数据段及堆栈，而且各自占有不同的系统资源（例如文件、环境变量等等）。与此不同，线程不能单独存在，它依附于进程，只能由进程派生。如果一个进程派生出了两个线程，那这两个线程共享此进程的全局变量和代码段，但每个线程各拥有各自的堆栈，因此它们拥有各自的局部变量，线程在UNIX系统中还被进一步分为用户级线程（由进程自已来管理）和系统级线程（由操作系统的调度程序来管理）。      

既然有了进程，为什么还要提出线程的概念呢？因为与创建一个新的进程相比，创建一个线程将会耗费小得多的系统资源，对于一些小型的应用，可能感觉不到这点，但对于那些并发进程数特别多的应用，使用线程会比使用进程获得更好的性能，从而降低操作系统的负担。另外，线程共享创建它的进程的全局变量，因此线程间的通讯编程会更将简单，完全可以抛弃传统的进程间通讯的IPC编程，而采用共享全局变量来进行线程间通讯。     

有了上面这个概念，我们下面就进入正题，来看一下线程池究竟是怎么一回事？其实线程池的原理很简单，类似于操作系统中的缓冲区的概念，它的流程如下：先启动若干数量的线程，并让这些线程都处于睡眠状态，当客户端有一个新请求时，就会唤醒线程池中的某一个睡眠线程，让它来处理客户端的这个请求，当处理完这个请求后，线程又处于睡眠状态。可能你也许会问：为什么要搞得这么麻烦，如果每当客户端有新的请求时，我就创建一个新的线程不就完了？这也许是个不错的方法，因为它能使得你编写代码相对容易一些，但你却忽略了一个重要的问题――性能！就拿我所在的单位来说，我的单位是一个省级数据大集中的银行网络中心，高峰期每秒的客户端请求并发数超过100，如果为每个客户端请求创建一个新线程的话，那耗费的CPU时间和内存将是惊人的，如果采用一个拥有 200个线程的线程池，那将会节约大量的的系统资源，使得更多的CPU时间和内存用来处理实际的商业应用，而不是频繁的线程创建与销毁。     

既然一切都明白了，那我们就开始着手实现一个真正的线程池吧，线程编程可以有多种语言来实现，例如C、C＋＋、java等等，但不同的操作系统提供不同的线程API接口，为了让你能更明白线程池的原理而避免陷入烦琐的API调用之中，我采用了JAVA语言来实现它，由于JAVA语言是一种跨平台的语言，因此你不必为使用不同的操作系统而无法编译运行本程序而苦恼，只要你安装了JDK1.2以上的版本，都能正确地编译运行本程序。另外JAVA语言本身就内置了线程对象，而且JAVA语言是完全面像对象的，因此能够让你更清晰地了解线程池的原理，如果你注意看一下本文的标题，你会发现整个示例程序的代码只有大约100行。      

本示例程序由三个类构成，第一个是TestThreadPool类，它是一个测试程序，用来模拟客户端的请求，当你运行它时，系统首先会显示线程池的初始化信息，然后提示你从键盘上输入字符串，并按下回车键，这时你会发现屏幕上显示信息，告诉你某个线程正在处理你的请求，如果你快速地输入一行行字符串，那么你会发现线程池中不断有线程被唤醒，来处理你的请求，在本例中，我创建了一个拥有10个线程的线程池，如果线程池中没有可用线程了，系统会提示你相应的警告信息，但如果你稍等片刻，那你会发现屏幕上会陆陆续续提示有线程进入了睡眠状态，这时你又可以发送新的请求了。     

第二个类是ThreadPoolManager类，顾名思义，它是一个用于管理线程池的类，它的主要职责是初始化线程池，并为客户端的请求分配不同的线程来进行处理，如果线程池满了，它会对你发出警告信息。

最后一个类是SimpleThread类，它是Thread类的一个子类，它才真正对客户端的请求进行处理，SimpleThread在示例程序初始化时都处于睡眠状态，但如果它接受到了ThreadPoolManager类发过来的调度信息，则会将自己唤醒，并对请求进行处理。

 

 首先我们来看一下TestThreadPool类的源码：

 

 由于此测试程序用到了输入输入类，因此第1行导入了JAVA的基本IO处理包，在第11行中，我们创建了一个名为manager的类，它给 ThreadPoolManager类的构造函数传递了一个值为10的参数，告诉ThreadPoolManager类：我要一个有10个线程的池，给我创建一个吧！第12行至15行是一个无限循环，它用来等待用户的键入，并将键入的字符串保存在s变量中，并调用ThreadPoolManager类的 process方法来将这个请求进行处理。      下面我们再进一步跟踪到ThreadPoolManager类中去，以下是它的源代码：

 

 

 

 

我们先关注一下这个类的构造函数，然后再看它的process()方法。第16－24行是它的构造函数，首先它给ThreadPoolManager类的成员变量maxThread赋值，maxThread表示用于控制线程池中最大线程的数量。第18行初始化一个数组vector，它用来存放所有的 SimpleThread类，这时候就充分体现了JAVA语言的优越性与艺术性：如果你用C语言的话，至少要写100行以上的代码来完成vector的功能，而且C语言数组只能容纳类型统一的基本数据类型，无法容纳对象。好了，闲话少说，第19－24行的循环完成这样一个功能：先创建一个新的 SimpleThread类，然后将它放入vector中去，最后用thread.start()来启动这个线程，为什么要用start()方法来启动线程呢？因为这是JAVA语言中所规定的，如果你不用的话，那这些线程将永远得不到激活，从而导致本示例程序根本无法运行。      下面我们再来看一下process()方法，第30－40行的循环依次从vector数组中选取SimpleThread线程，并检查它是否处于激活状态（所谓激活状态是指此线程是否正在处理客户端的请求），如果处于激活状态的话，那继续查找vector数组的下一项，如果vector数组中所有的线程都处于激活状态的话，那它会打印出一条信息，提示用户稍候再试。相反如果找到了一个睡眠线程的话，那第35－38行会对此进行处理，它先告诉客户端是哪一个线程来处理这个请求，然后将客户端的请求，即字符串argument转发给SimpleThread类的setArgument()方法进行处理，并调用SimpleThread类的setRunning()方法来唤醒当前线程，来对客户端请求进行处理。       可能你还对setRunning()方法是怎样唤醒线程的有些不明白，那我们现在就进入最后一个类：SimpleThread类，它的源代码如下：

public class SimpleThread extends Thread {

 private boolean runningFlag;
 private String argument;

 public boolean isRunning() {
  return runningFlag;
 }

 public synchronized void setRunning(boolean flag) {
  runningFlag = flag;
  if (flag)
   this.notify();
 }

 public String getArgument() {
  return this.argument;
 }

 public void setArgument(String argument) {
  this.argument = argument;
 }

 public SimpleThread(int threadNumber) {
  runningFlag = false;
  System.out.println("Thread " + threadNumber + " started.");
 }

 public synchronized void run() {
  try {
   while (true) {
    if (!runningFlag) {
     this.wait();
    } else {
     System.out.println("processing " + getArgument()
       + "...done");
     sleep(5000);
     System.out.println("Thread is sleeping...");
     setRunning(false);
    }
   }
  } catch (InterruptedException e) {
   System.out.println("Interrupt");
  }
 }// end of run()
}

如果你对JAVA的线程编程有些不太明白的话，那我先在这里简单地讲解一下，JAVA有一个名为Thread的类，如果你要创建一个线程，则必须要从 Thread类中继承，并且还要实现Thread类的run()接口，要激活一个线程，必须调用它的start()方法，start()方法会自动调用 run()接口，因此用户必须在run()接口中写入自己的应用处理逻辑。那么我们怎么来控制线程的睡眠与唤醒呢？其实很简单，JAVA语言为所有的对象都内置了wait()和notify()方法，当一个线程调用wait()方法时，则线程进入睡眠状态，就像停在了当前代码上了，也不会继续执行它以下的代码了，当调用notify()方法时，则会从调用wait()方法的那行代码继续执行以下的代码，这个过程有点像编译器中的断点调试的概念。以本程序为例，第38行调用了wait()方法，则这个线程就像凝固了一样停在了38行上了，如果我们在第13行进行一个notify()调用的话，那线程会从第 38行上唤醒，继续从第39行开始执行以下的代码了。      通过以上的讲述，我们现在就不难理解SimpleThread类了，第9－14行通过设置一个标志runningFlag激活当前线程，第 25－29行是SimpleThread类的构造函数，它用来告诉客户端启动的是第几号进程。第31－50行则是我实现的run()接口，它实际上是一个无限循环，在循环中首先判断一下标志runningFlag，如果没有runningFlag为false的话，那线程处理睡眠状态，否则第42－45行会进行真正的处理：先打印用户键入的字符串，然后睡眠5秒钟，为什么要睡眠5秒钟呢？如果你不加上这句代码的话，由于计算机处理速度远远超过你的键盘输入速度，因此你看到的总是第1号线程来处理你的请求，从而达不到演示效果。最后第45行调用setRunning()方法又将线程置于睡眠状态，等待新请求的到来。      最后还有一点要注意的是，如果你在一个方法中调用了wait()和notify()函数，那你一定要将此方法置为同步的，即 synchronized，否则在编译时会报错，并得到一个莫名其妙的消息：“current thread not owner”（当前线程不是拥有者）。      至此为止，我们完整地实现了一个线程池，当然，这个线程池只是简单地将客户端输入的字符串打印到了屏幕上，而没有做任何处理，对于一个真正的企业级运用，本例还是远远不够的，例如错误处理、线程的动态调整、性能优化、临界区的处理、客户端报文的定义等等都是值得考虑的问题，但本文的目的仅仅只是让你了解线程池的概念以及它的简单实现，如果你想成为这方面的高手，本文是远远不够的，你应该参考一些更多的资料来深入地了解它。

创建Java程序中线程池详解

线程是Java的一大特性，它可以是给定的指令序列、给定的方法中定义的变量或者一些共享数据(类一级的变量)。在Java中每个线程有自己的堆栈和程序计数器（PC），其中堆栈是用来跟踪线程的上下文（上下文是当线程执行到某处时，当前的局部变量的值），而程序计数器则用来跟踪当前线程正在执行的指令。   通常情况，一个线程不能访问另外一个线程的堆栈变量，而且这个线程必须处于如下状态之一：  

1.排队状态（Ready），在用户创建了一个线程以后，这个线程不会立即运行。当线程中的方法start()被调用时，这个线程就会进行排队状态，等待调度程序将它转入运行状态（Running）。当一个进程被执行后它也可以进行排队状态。如果调度程序允许的话，通过调用方法yield()就可以将进程放入排队状态。  

2.运行状态(Running)，当调度程序将CPU的运行时间分配给一个线程，这个线程就进入了运行状态开始运行。  

3.等待状态（Waiting），很多原因都可以导致线程处于等待状态，例如线程执行过程中被暂停，或者是等待I/O请求的完成而进入等待状态。   在Java中不同的线程具有不同的优先级，高优先级的线程可以安排在低优先级线程之前完成。如果多个线程具有相同的优先级，Java会在不同的线程之间切换运行。一个应用程序可以通过使用线程中的方法setPriority()来设置线程的优先级，使用方法getPriority()来获得一个线程的优先级。   线程的生命周期   一个线程的的生命周期可以分成两阶段：生存（Alive）周期和死亡（Dead）周期，其中生存周期又包括运行状态（Running）和等待状态（Waiting）。当创建一个新线程后，这个线程就进入了排队状态（Ready），当线程中的方法start()被调用时，线程就进入生存周期，这时它的方法isAlive()始终返回真值，直至线程进入死亡状态。  

 线程的实现  

有两种方法可以实现线程，一种是扩展java.lang.Thread类，另一种是通过java.lang.Runnable接口。Thread类封装了线程的行为。要创建一个线程，必须创建一个从Thread类扩展出的新类。由于在Thread类中方法run()没有提供任何的操作，因此，在创建线程时用户必须覆盖方法run()来完成有用的工作。当线程中的方法start()被调用时，方法run()再被调用。