Java线程池ExecutorService学习和使用

博主：小蓝
发布时间：2024 年 07 月 22 日
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分类： Linux 技术杂烩

### Java线程池ExecutorService学习和使用

#### 一、概述

Java中的 `ExecutorService`是一个用于管理和控制线程的接口，它是Java并发库的一部分。`ExecutorService`提供了比直接使用线程更强大的功能，使得线程管理更简单、灵活和高效。本文将详细介绍 `ExecutorService`的基本概念、常用方法、配置及其在实际应用中的使用。

![](https://www.8kiz.cn/usr/uploads/2024/07/2472534433.png)

#### 二、基本概念

`ExecutorService`提供了一种将任务提交与任务执行分离的机制。通过使用 `ExecutorService`，可以创建一个线程池，将任务提交到线程池中执行，而不必手动管理线程的创建和销毁。

#### 三、常用方法

`ExecutorService`接口提供了多种方法来管理线程和任务。以下是一些常用方法：

1. **提交任务**：

- `submit(Runnable task)`: 提交一个Runnable任务，返回一个Future对象。
   - `submit(Callable<T> task)`: 提交一个Callable任务，返回一个Future对象。
2. **关闭线程池**：

- `shutdown()`: 启动有序关闭，之前提交的任务会继续执行，但不会接受新任务。
   - `shutdownNow()`: 试图停止所有正在执行的任务，暂停等待任务，并返回等待执行任务的列表。
3. **获取线程池状态**：

- `isShutdown()`: 如果线程池已关闭，则返回true。
   - `isTerminated()`: 如果线程池已终止，则返回true。
4. **批量提交任务**：

- `invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)`: 执行给定的任务，当所有任务完成时，返回一个包含其状态和结果的Future列表。
   - `invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)`: 执行给定的任务，当一个任务成功完成（没有抛出异常）时，返回该任务的结果。

#### 四、线程池的创建

Java并发库提供了一些工厂方法来创建不同类型的线程池：

1. **固定大小线程池**：

```java
   ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
   ```
2. **单线程线程池**：

```java
   ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
   ```
3. **可缓存线程池**：

```java
   ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
   ```
4. **定时线程池**：

```java
   ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
   ```

#### 五、使用示例

以下是一个使用 `ExecutorService`的示例，展示了如何提交任务和处理结果。

```java
import java.util.concurrent.*;

public class ExecutorServiceExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);

Runnable task1 = () -> {
            System.out.println("Executing Task1");
        };

Callable<String> task2 = () -> {
            return "Task2 Completed";
        };

executorService.submit(task1);
        Future<String> future = executorService.submit(task2);

try {
            String result = future.get();
            System.out.println(result);
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }

executorService.shutdown();
    }
}
```

#### 六、线程池配置

配置线程池参数可以更好地控制其行为，以满足不同的应用需求。以下是一些常见配置：

1. **核心线程数和最大线程数**：

```java
   ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
       2,  // corePoolSize
       5,  // maximumPoolSize
       60, // keepAliveTime
       TimeUnit.SECONDS,
       new LinkedBlockingQueue<Runnable>()  // workQueue
   );
   ```
2. **自定义拒绝策略**：

```java
   ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
       2, 
       5, 
       60, 
       TimeUnit.SECONDS, 
       new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
       new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()  // 默认策略，抛出RejectedExecutionException
   );
   ```
3. **钩子函数**：
   可以重写 `ThreadPoolExecutor`的 `beforeExecute`和 `afterExecute`方法来添加钩子函数，以便在任务执行前后进行额外操作。

#### 七、实战示例

##### 示例1：使用ScheduledExecutorService进行定时任务调度

```java
import java.util.concurrent.*;

public class ScheduledExecutorServiceExample {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);

Runnable task = () -> System.out.println("Executing Task at " + System.nanoTime());

scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(task, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);

try {
            Thread.sleep(10000);  // 让调度执行一段时间
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

scheduledExecutorService.shutdown();
    }
}
```

##### 示例2：使用线程池执行大量任务并等待其完成

```java
import java.util.concurrent.*;

public class BulkTaskExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

Callable<String> task = () -> {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            return Thread.currentThread().getName();
        };

List<Future<String>> futures = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            futures.add(executorService.submit(task));
        }

futures.forEach(future -> {
            try {
                System.out.println(future.get());
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

executorService.shutdown();
    }
}
```

### 思维导图

```plaintext
+------------------------------------------------------+
|          Java线程池ExecutorService学习和使用          |
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           |
           +-----------------------------+
           | 一、概述                    |
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           |
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           | 二、基本概念                 |
           +-----------------------------+
           |
           +-----------------------------+
           | 三、常用方法                 |
           | 1. 提交任务                 |
           | 2. 关闭线程池               |
           | 3. 获取线程池状态           |
           | 4. 批量提交任务             |
           +-----------------------------+
           |
           +-----------------------------+
           | 四、线程池的创建             |
           | 1. 固定大小线程池           |
           | 2. 单线程线程池             |
           | 3. 可缓存线程池             |
           | 4. 定时线程池               |
           +-----------------------------+
           |
           +-----------------------------+
           | 五、使用示例                 |
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           |
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           | 六、线程池配置               |
           | 1. 核心线程数和最大线程数   |
           | 2. 自定义拒绝策略           |
           | 3. 钩子函数                 |
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           |
           +-----------------------------+
           | 七、实战示例                 |
           | 示例1：定时任务调度          |
           | 示例2：执行大量任务并等待完成|
           +-----------------------------+
```

### 总结

通过学习和使用Java中的 `ExecutorService`，可以显著提升并发编程的效率和代码的可维护性。合理配置线程池参数，结合实际应用场景，可以实现高效、可靠的并发处理。希望本文提供的示例和思路能够帮助开发者深入理解并应用 `ExecutorService`，实现更高效的并发程序。

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最后修改：2024 年 07 月 22 日

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小蓝 • 2024 年 07 月 22 日

### Java线程池ExecutorService学习和使用

#### 一、概述

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#### 二、基本概念

#### 三、常用方法

`ExecutorService`接口提供了多种方法来管理线程和任务。以下是一些常用方法：

1. **提交任务**：

- `submit(Runnable task)`: 提交一个Runnable任务，返回一个Future对象。
   - `submit(Callable<T> task)`: 提交一个Callable任务，返回一个Future对象。
2. **关闭线程池**：

- `isShutdown()`: 如果线程池已关闭，则返回true。
   - `isTerminated()`: 如果线程池已终止，则返回true。
4. **批量提交任务**：

#### 四、线程池的创建

Java并发库提供了一些工厂方法来创建不同类型的线程池：

1. **固定大小线程池**：

```java
   ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
   ```
2. **单线程线程池**：

```java
   ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
   ```
3. **可缓存线程池**：

```java
   ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
   ```
4. **定时线程池**：

```java
   ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
   ```

#### 五、使用示例

以下是一个使用 `ExecutorService`的示例，展示了如何提交任务和处理结果。

```java
import java.util.concurrent.*;

public class ExecutorServiceExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);

Runnable task1 = () -> {
            System.out.println("Executing Task1");
        };

Callable<String> task2 = () -> {
            return "Task2 Completed";
        };

executorService.submit(task1);
        Future<String> future = executorService.submit(task2);

try {
            String result = future.get();
            System.out.println(result);
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }

executorService.shutdown();
    }
}
```

#### 六、线程池配置

配置线程池参数可以更好地控制其行为，以满足不同的应用需求。以下是一些常见配置：

1. **核心线程数和最大线程数**：

#### 七、实战示例

##### 示例1：使用ScheduledExecutorService进行定时任务调度

```java
import java.util.concurrent.*;

public class ScheduledExecutorServiceExample {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);

Runnable task = () -> System.out.println("Executing Task at " + System.nanoTime());

scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(task, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);

try {
            Thread.sleep(10000);  // 让调度执行一段时间
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

scheduledExecutorService.shutdown();
    }
}
```

##### 示例2：使用线程池执行大量任务并等待其完成

```java
import java.util.concurrent.*;

public class BulkTaskExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

Callable<String> task = () -> {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            return Thread.currentThread().getName();
        };

List<Future<String>> futures = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            futures.add(executorService.submit(task));
        }

executorService.shutdown();
    }
}
```

### 思维导图

### 总结

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