你真的了解ForkJoinPool嗎？這些技巧讓你的代碼性能提升十倍！
1、線程池簡介
線程池是一種常見的多線程編程方式，它可以有效地管理線程的創(chuàng)建、銷毀和復用，從而提高程序的性能和穩(wěn)定性。Java中提供了多種線程池實現(xiàn)，包括ForkJoinPool、Executors、CompletionService等。
2、ForkJoinPool
ForkJoinPool是Java 7中新增的一種線程池實現(xiàn)，它主要用于執(zhí)行大量的計算密集型任務。ForkJoinPool采用“工作竊取”算法，即當某個線程的任務執(zhí)行完畢后，會從其他線程的任務隊列中竊取任務執(zhí)行，從而實現(xiàn)負載均衡。
以下是一個使用ForkJoinPool的示例代碼：
import java.util.concurrent.*;
public class ForkJoinPoolExample {
public static void main(String[] args) {
int n = 1000000;
int[] array = new int[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
array[i] = i;
}
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
int sum = pool.invoke(new SumTask(array, 0, n));
System.out.println("Sum: " + sum);
}
}
class SumTask extends RecursiveTask<Integer> {
private int[] array;
private int start;
private int end;
public SumTask(int[] array, int start, int end) {
this.array = array;
this.start = start;
this.end = end;
}
@Override
protected Integer compute() {
if (end - start <= 1000) {
int sum = 0;
for (int i = start; i < end; i++) {
sum += array[i];
}
return sum;
} else {
int mid = (start + end) / 2;
SumTask left = new SumTask(array, start, mid);
SumTask right = new SumTask(array, mid, end);
left.fork();
right.fork();
return left.join() + right.join();
}
}
}以上代碼創(chuàng)建了一個ForkJoinPool，用于計算一個長度為1000000的數(shù)組的元素之和。其中，SumTask是一個繼承自RecursiveTask的任務類，用于將數(shù)組分成若干個子任務進行計算。當子任務的數(shù)量小于等于1000時，直接計算子任務的結果；否則，將子任務分成兩個部分，分別交給左右兩個子任務進行計算，最后將兩個子任務的結果相加。
3、Executors
Executors是Java中提供的一個線程池工具類，它可以方便地創(chuàng)建各種類型的線程池。Executors提供了多個靜態(tài)方法，用于創(chuàng)建不同類型的線程池，例如newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newSingleThreadExecutor等。
（1）newFixedThreadPool
newFixedThreadPool是一個固定大小的線程池，它會一直保持固定數(shù)量的線程，如果有新的任務提交，但線程池中的線程都在忙碌，那么新的任務就會進入等待隊列中等待執(zhí)行。
以下是一個使用newFixedThreadPool創(chuàng)建線程池的示例代碼：
import java.util.concurrent.*;
public class FixedThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 20; i++) {
Runnable task = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName());
}
};
executor.execute(task);
}
executor.shutdown();
}
}以上代碼創(chuàng)建了一個固定大小為5的線程池，提交了20個任務，并關閉了線程池。每個任務的執(zhí)行會輸出執(zhí)行線程的名稱。
（2）newCachedThreadPool
newCachedThreadPool是一個可緩存的線程池，它會根據(jù)需要創(chuàng)建新的線程，如果有線程空閑時間超過60秒，就會被回收。如果有新的任務提交，但線程池中的線程都在忙碌，那么就會創(chuàng)建新的線程來處理任務。
以下是一個使用newCachedThreadPool創(chuàng)建線程池的示例代碼：
import java.util.concurrent.*;
public class CachedThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
Runnable task = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName());
}
};
executor.execute(task);
}
executor.shutdown();
}
}以上代碼創(chuàng)建了一個可緩存的線程池，提交了20個任務，并關閉了線程池。每個任務的執(zhí)行會輸出執(zhí)行線程的名稱。
（3）newSingleThreadExecutor
newSingleThreadExecutor是一個單線程的線程池，它會保證所有任務按照順序執(zhí)行，即每個任務都會在前一個任務執(zhí)行完畢后才會執(zhí)行。
以下是一個使用newSingleThreadExecutor創(chuàng)建線程池的示例代碼：
import java.util.concurrent.*;
public class SingleThreadExecutorExample {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
Runnable task = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName());
}
};
executor.execute(task);
}
executor.shutdown();
}
}以上代碼創(chuàng)建了一個單線程的線程池，提交了20個任務，并關閉了線程池。每個任務的執(zhí)行會輸出執(zhí)行線程的名稱。
4、CompletionService
CompletionService是Java中提供的一個用于異步執(zhí)行任務的工具類，它可以方便地獲取已完成的任務的結果。CompletionService內部維護了一個阻塞隊列，用于存儲已完成的任務的結果。
以下是一個使用CompletionService的示例代碼：
import java.util.concurrent.*;
public class CompletionServiceExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
CompletionService<Integer> completionService = new ExecutorCompletionService<>(executor);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
Callable<Integer> task = new Callable<Integer>() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
return index;
}
};
completionService.submit(task);
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Future<Integer> future = completionService.take();
System.out.println("Result: " + future.get());
}
executor.shutdown();
}
}以上代碼創(chuàng)建了一個固定大小為5的線程池，提交了10個任務，并使用CompletionService獲取已完成的任務的結果。每個任務會隨機休眠一段時間，然后返回任務的編號。在主線程中，使用completionService.take()方法獲取已完成的任務的結果，并輸出任務的編號。
5、Callable和Future
Callable是Java中提供的一個接口，它類似于Runnable接口，但是可以返回執(zhí)行結果。Future是Java中提供的一個接口，它可以用于獲取異步執(zhí)行任務的結果。
以下是一個使用Callable和Future的示例代碼：
import java.util.concurrent.*;
public class CallableAndFutureExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
Callable<Integer> task = new Callable<Integer>() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
Thread.sleep(1000);
return 1 + 2;
}
};
Future<Integer> future = executor.submit(task);
System.out.println("Result: " + future.get());
executor.shutdown();
}
}以上代碼創(chuàng)建了一個單線程的線程池，提交了一個任務，并使用Future獲取任務的執(zhí)行結果。任務會休眠1秒鐘，然后返回1+2的結果。在主線程中，使用future.get()方法獲取任務的執(zhí)行結果，并輸出結果。
6、Runnable和Thread
Runnable是Java中提供的一個接口，它表示一個可以被線程執(zhí)行的任務。Thread是Java中提供的一個類，它表示一個線程。
以下是一個使用Runnable和Thread的示例代碼：
public class RunnableAndThreadExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Runnable task = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName());
}
};
Thread thread = new Thread(task);
thread.start();
thread.join();
}
}以上代碼創(chuàng)建了一個任務，并使用Thread將任務提交到一個新的線程中執(zhí)行。在主線程中，使用thread.join()方法等待新線程執(zhí)行完畢。每個任務的執(zhí)行會輸出執(zhí)行線程的名稱。
7、總結
本文介紹了Java中常見的線程池實現(xiàn)，包括ForkJoinPool、Executors、CompletionService、Callable、Future、Runnable等知識點的詳細講解和完整可運行的代碼示例。線程池是Java中常見的多線程編程方式，它可以有效地管理線程的創(chuàng)建、銷毀和復用，從而提高程序的性能和穩(wěn)定性。在實際開發(fā)中，需要根據(jù)具體的需求選擇合適的線程池實現(xiàn)。
