Java中单线程与单线程执行器服务的比较

线程和执行器框架是Java中用于并行执行代码的两种机制。这提高了应用程序的性能。执行器框架提供了不同类型的线程池。其中一种池只包含一个工作线程。

在本教程中，我们将学习线程和具有单个工作线程的执行器服务之间的区别。

线程是一个轻量级进程，具有独立的执行路径。它用于并行执行任务。因此，可以同时运行多个线程而互不干扰。

一个_Thread_对象执行_Runnable_任务。

让我们看看如何创建线程。我们可以通过扩展_Thread类_或实现_Runnable_接口来创建线程。**

让我们通过扩展_Thread_类来创建一个线程：

public class CustomThread extends Thread {
    // 重写run()方法以提供自定义实现

    public static void main(String[] args) {
        CustomThread t1 = new CustomThread();
        t1.start();
    }
}

在上面的例子中，_CustomThread_类扩展了_Thread_类。在_main()_方法中，我们创建了_CustomThread_类的实例，然后调用了它的_start()_方法。这开始了线程的执行。

现在让我们看看通过实现_Runnable_接口来创建线程的例子：

public class TestClass implements Runnable {
    // 实现Runnable接口的run()方法

    public static void main(String[] args) {
        TestClass testClassRef = new TestClass();
        Thread t1 = new Thread(testClassRef);
        t1.start();
    }
}

在上面的例子中，_TestClass_实现了_Runnable_接口。我们将_TestClass_对象的引用传递到_Thread_类的构造函数中。然后，我们调用_start()_方法。这反过来调用由_TestClass_实现的_run()_方法。

3. 执行器框架

现在我们将学习执行器框架。它在JDK 1.5中引入。**它是一个多线程框架，维护了一个工作线程池并管理它们。**任务提交到队列中，然后由这些工作线程执行。

它消除了在代码中显式创建线程的开销。相反，它重用了池中的线程来异步执行任务。

让我们现在看看执行器框架维护的不同种类的线程池。

3.1. 固定线程池

**这个池包含一个固定数量的线程。**我们在创建池时指定线程数量。如果发生异常并且一个线程被终止，将创建一个新的线程。

让我们看看如何创建一个固定线程池：

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

在上面的代码片段中，我们创建了一个有五个工作线程的固定线程池。

3.2. 缓存线程池

**这个线程池在需要时创建新线程。**如果没有线程可用于执行提交的任务，那么将创建一个新线程。

这是我们如何创建一个缓存线程池：

ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

在缓存线程池中，我们不指定池大小。这是因为它在没有可用线程执行提交的任务时创建新线程。当已有创建的线程可用时，它也会重用它们。

3.3. 定时线程池

这个线程池在给定的延迟后或定期运行任务。

这是我们如何创建一个定时线程池：

ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(5);

在上面的代码片段中，整数参数是核心池大小。它表示即使线程处于空闲状态，也要保留在池中的线程数量。

3.4. 单线程池

这个池只包含一个线程。它按顺序执行提交的任务。如果发生异常并且线程被终止，将创建一个新的线程。

下面的代码片段显示了如何创建一个单线程池：

ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();

在这里，_Executors_类的静态方法_newSingleThreadExecutor()创建了一个包含单个工作线程的_ExecutorService。

4. 线程与单线程执行器服务

我们可能会想知道，如果单线程池_ExecutorService_只包含一个线程，那么它与显式创建线程并使用它来执行任务有何不同。

现在让我们探索线程和只有一个工作线程的执行器服务之间的区别，以及何时使用哪一个。

4.1. 任务处理

**线程只能处理_Runnable_任务，而单线程执行器服务可以执行_Runnable_和_Callable_任务。**因此，我们也可以运行可以返回一些值的任务。

_ExecutorService_接口中的_submit()_方法接受一个_Callable_任务或_Runnable_任务，并返回一个_Future_对象。这个对象表示异步任务的结果。

另外，一个线程只能处理一个任务然后退出。但是，单线程执行器服务可以处理一系列任务，并将它们按顺序执行。

4.2. 线程创建开销

创建线程涉及到开销。例如，JVM需要分配内存。当在代码中反复创建线程时，它会影响性能。但是在单线程执行器服务的情况下，同一个工作线程被重用。因此，它防止了创建多个线程的开销。

4.3. 内存消耗

线程对象占用大量的内存。因此，如果我们为每个异步任务创建线程，可能会导致_OutOfMemoryError_。但是在单线程执行器服务中，同一个工作线程被重用，这导致内存消耗较少。

4.4. 资源释放

一个线程在其执行完成后释放资源。但是在执行器服务的情况下，我们需要关闭服务，否则JVM将无法关闭。像_shutdown()_和_shutdownNow()_这样的方法可以关闭执行器服务。

5. 结论

在本文中，我们学习了线程、执行器框架以及不同类型的线程池。我们还看到了线程和单线程执行器服务之间的区别。

我们了解到，如果有重复的工作或者有很多异步任务，那么执行器服务是更好的选择。

像往常一样，示例的源代码可以在GitHub上找到。