池化技术相比大家已经屡见不鲜了,线程池、数据库连接池、Http 连接池等等都是对这个思想的应用。池化技术的思想主要是为了减少每次获取资源的消耗,提高对资源的利用率。 线程池提供了一种限制和管理资源(包括执行一个任务)。 每个线程池还维护一些基本统计信息,例如已完成任务的数量。

这里借用《Java 并发编程的艺术》提到的来说一下使用线程池的好处:

  1. 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
  2. 提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
  3. 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,如果无限制的创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一的分配,调优和监控。

Executor 框架

Executor 框架是 Java5 之后引进的,在 Java 5 之后,通过 Executor 来启动线程比使用 Thread 的 start 方法更好,除了更易管理,效率更好(用线程池实现,节约开销)外,还有关键的一点:有助于避免 this 逃逸问题。

补充:this 逃逸是指在构造函数返回之前其他线程就持有该对象的引用. 调用尚未构造完全的对象的方法可能引发令人疑惑的错误。

Executor 框架不仅包括了线程池的管理,还提供了线程工厂、队列以及拒绝策略等,Executor 框架让并发编程变得更加简单。

Executor 框架结构(主要由三大部分组成)

  1. 任务(Runnable /Callable) 执行任务需要实现的 Runnable 接口 或 Callable接口。Runnable 接口或 Callable 接口 实现类都可以被 ThreadPoolExecutor 或 ScheduledThreadPoolExecutor 执行。
  2. 任务的执行(Executor) 如下图所示,包括任务执行机制的核心接口 Executor ,以及继承自 Executor 接口的 ExecutorService 接口。ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor 这两个关键类实现了 ExecutorService 接口。

这里提了很多底层的类关系,但是,实际上我们需要更多关注的是 ThreadPoolExecutor 这个类,这个类在我们实际使用线程池的过程中,使用频率还是非常高的。

注意: 通过查看 ScheduledThreadPoolExecutor 源代码我们发现 ScheduledThreadPoolExecutor 实际上是继承了 ThreadPoolExecutor 并实现了 ScheduledExecutorService ,而 ScheduledExecutorService 又实现了 ExecutorService,正如我们下面给出的类关系图显示的一样。

ThreadPoolExecutor 类描述:

//AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口
public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService

ScheduledThreadPoolExecutor 类描述:

//ScheduledExecutorService实现了ExecutorService接口
public class ScheduledThreadPoolExecutor
        extends ThreadPoolExecutor
        implements ScheduledExecutorService

任务的执行相关接口 3) 异步计算的结果(Future) Future 接口以及 Future 接口的实现类 FutureTask 类都可以代表异步计算的结果。

当我们把 Runnable接口 或 Callable 接口 的实现类提交给 ThreadPoolExecutor 或 ScheduledThreadPoolExecutor 执行。(调用 submit() 方法时会返回一个 FutureTask 对象)

Executor 框架的使用示意图

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  1. 主线程首先要创建实现 Runnable 或者 Callable 接口的任务对象。
  2. 把创建完成的实现 Runnable/Callable接口的 对象直接交给 ExecutorService 执行: ExecutorService.execute(Runnable command))或者也可以把 Runnable 对象或Callable 对象提交给 ExecutorService 执行(ExecutorService.submit(Runnable task)或 ExecutorService.submit(Callable task))。
  3. 如果执行 ExecutorService.submit(…),ExecutorService 将返回一个实现Future接口的对象(我们刚刚也提到过了执行 execute()方法和 submit()方法的区别,submit()会返回一个 FutureTask 对象)。由于 FutureTask 实现了 Runnable,我们也可以创建 FutureTask,然后直接交给 ExecutorService 执行。
  4. 最后,主线程可以执行 FutureTask.get()方法来等待任务执行完成。主线程也可以执行 FutureTask.cancel(boolean mayInterruptIfRunning)来取消此任务的执行。