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线程池的主要种类及特点

news 来源：原创 2025/6/19 2:25:52

线程池是Java并发编程中的核心组件，Java通过Executors类提供了几种常用的线程池实现，每种线程池适用于不同的场景。以下是主要的线程池种类：
1. 固定大小线程池 (FixedThreadPool)
创建方式：

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(int nThreads);

特点：

线程数量固定不变
使用无界工作队列(LinkedBlockingQueue)
适用于负载较重的服务器，为了资源分配的可预测性

适用场景：

需要限制并发线程数量的场景
CPU密集型任务(线程数通常设置为CPU核心数+1)

2. 可缓存线程池 (CachedThreadPool)
创建方式：

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

特点：

线程数量几乎无限制(最大为Integer.MAX_VALUE)
空闲线程默认60秒后回收
使用同步移交队列(SynchronousQueue)
线程数随负载自动增减

适用场景：

大量短生命周期的异步任务
IO密集型任务(如HTTP请求处理)

3. 单线程线程池 (SingleThreadExecutor)
创建方式：

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

特点：

只有一个工作线程
使用无界工作队列
保证任务顺序执行

适用场景：

需要任务顺序执行的场景
不需要并发但需要异步执行的场景

4. 定时/周期性线程池 (ScheduledThreadPool)
创建方式：

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(int corePoolSize);

特点：

可安排任务延迟执行或定期执行
核心线程数固定，但非核心线程数无限制(闲置时立即回收)
使用延迟工作队列(DelayedWorkQueue)

适用场景：

定时任务
周期性任务(如心跳检测)

示例

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ScheduledThreadPoolDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个包含3个线程的定时线程池
        ScheduledExecutorService scheduledExecutor = Executors.newScheduledThreadPool(3);
        
        System.out.println("任务开始调度，当前时间: " + System.currentTimeMillis());
        
        // 示例1: 延迟执行一次的任务
        scheduledExecutor.schedule(() -> {
            System.out.println("延迟5秒执行的任务，执行时间: " + System.currentTimeMillis());
        }, 5, TimeUnit.SECONDS);
        
        // 示例2: 固定速率周期性任务（不考虑任务执行时间）
        scheduledExecutor.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("固定速率任务，开始时间: " + System.currentTimeMillis());
            try {
                // 模拟任务执行耗时
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("固定速率任务，结束时间: " + System.currentTimeMillis());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 初始延迟1秒，之后每3秒执行一次
        
        // 示例3: 固定延迟周期性任务（考虑任务执行时间）
        scheduledExecutor.scheduleWithFixedDelay(() -> {
            System.out.println("固定延迟任务，开始时间: " + System.currentTimeMillis());
            try {
                // 模拟任务执行耗时
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("固定延迟任务，结束时间: " + System.currentTimeMillis());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 初始延迟1秒，每次任务结束后延迟3秒再执行下一次
        
        // 让主线程等待一段时间，以便观察定时任务执行
        try {
            Thread.sleep(20000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        // 关闭线程池
        scheduledExecutor.shutdown();
        System.out.println("线程池已关闭");
    }
}

实际应用场景示例

// 模拟一个心跳检测任务
public class HeartbeatChecker {
    private final ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);
    
    public void startHeartbeat() {
        scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> {
            try {
                boolean isHealthy = checkServiceHealth();
                System.out.println("服务健康状态: " + (isHealthy ? "正常" : "异常"));
                if (!isHealthy) {
                    // 处理异常情况
                    handleUnhealthyService();
                }
            } catch (Exception e) {
                System.err.println("心跳检测异常: " + e.getMessage());
            }
        }, 0, 10, TimeUnit.SECONDS); // 立即开始，每10秒检测一次
    }
    
    private boolean checkServiceHealth() {
        // 实际的服务健康检查逻辑
        return Math.random() > 0.2; // 模拟80%的概率返回健康
    }
    
    private void handleUnhealthyService() {
        // 处理不健康状态的逻辑
        System.out.println("警告：服务不健康，正在尝试恢复...");
    }
    
    public void stop() {
        scheduler.shutdown();
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        HeartbeatChecker checker = new HeartbeatChecker();
        checker.startHeartbeat();
        
        // 运行一段时间后停止
        Thread.sleep(60000);
        checker.stop();
    }
}

5. 自定义线程池 (ThreadPoolExecutor)

创建方式：

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