ExecutorService与普通线程生成器的区别

Question

我有一个关于Java中ExecutorService的基本问题。

很难看出简单地创建Threads以并行执行某些任务和将每个任务分配给ThreadPool之间的区别。

ExecutorService看起来也很简单高效，所以我想知道为什么我们不总是使用它。

这只是一种方式比另一种方式更快地执行其工作的问题吗？

这里有两个非常简单的示例，以展示两种方式之间的差异：

使用执行器服务：Hello World（任务）

static class HelloTask implements Runnable {
    String msg;

    public HelloTask(String msg) {
        this.msg = msg; 
    }
    public void run() {
        long id = Thread.currentThread().getId();
        System.out.println(msg + " from thread:" + id);
    }
}

使用执行器服务: Hello World（创建执行器，提交任务）

static class HelloTask {
    public static void main(String[] args) {
        int ntasks = 1000;
        ExecutorService exs = Executors.newFixedThreadPool(4);

        for (int i=0; i<ntasks; i++) { 
            HelloTask t = new HelloTask("Hello from task " + i);    
            exs.submit(t);
        }
        exs.shutdown();
    }
}

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下面展示了一个类似的例子，但是扩展了Callable接口。您能告诉我两者之间的区别，以及在哪些情况下应该使用特定的方法而不是另一个吗？

使用Executor Service：计数器（任务）

static class HelloTaskRet implements Callable<Long> {
    String msg;

    public HelloTaskRet(String msg) {
        this.msg = msg; }

        public Long call() {
        long tid = Thread.currentThread().getId(); 
        System.out.println(msg + " from thread:" + tid); 
        return tid;
    } 
}

使用执行器服务：(创建，提交)

static class HelloTaskRet {
    public static void main(String[] args) {
        int ntasks = 1000;
        ExecutorService exs = Executors.newFixedThreadPool(4);

        Future<Long>[] futures = (Future<Long>[]) new Future[ntasks];

        for (int i=0; i<ntasks; i++) { 
            HelloTaskRet t = new HelloTaskRet("Hello from task " + i);
            futures[i] = exs.submit(t);
        }
        exs.shutdown();
    }
}

- Philippe

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这两个示例都使用了ExecutorService而不是创建新的线程，因此我不确定您在这种情况下要比较什么。您是否困惑于何时使用Runnable和何时使用Callable？ - Dioxin

Answer 1

虽然问题和示例代码没有关联，但我会尽力澄清两者。

相比于随意创建线程，使用ExecutorService的优势在于它的行为是可预测的，并且避免了线程创建的开销，这在JVM上相对较大（例如，它需要为每个线程保留内存）。

所谓可预测性，是指您可以控制并发线程的数量，并且您知道何时以及如何创建和销毁它们（这样您的JVM在突发高峰时不会崩溃，线程也不会被遗弃导致内存泄漏）。您可以将ExecutorService实例传递给程序的各个部分，以便它们可以向其提交任务，同时您仍然可以在单个位置进行完全透明的管理。然后，您可以根据配置或环境替换确切的实现。例如，您可能希望根据可用CPU的数量拥有不同数量的线程池线程。

ExecutorService还可以精确地限定范围，并在范围退出时关闭（通过shutdown()方法）。

fixedThreadPool使用一个线程池，其大小不会超过分配的大小。

一个`cachedThreadPool`没有最大限制，但会在一段时间内重用缓存的线程。它主要用于需要频繁并发执行许多小任务的情况。

一个`singleThreadExecutor`用于串行执行异步任务。

还有其他类型的线程池，比如`newScheduledThreadPool`用于定期重复任务，`newWorkStealingPool`用于可以分解为子任务的任务，还有其他一些。请查看`Executors`类以了解详细信息。

在JVM 18中，虚拟线程是一种新的概念，可以以较低的成本创建。通过`newVirtualThreadPerTaskExecutor`可以获得每次创建新虚拟线程的`ExecutorService`。与手动创建线程相比，使用这种方式的优势不仅仅是性能，更重要的是结构上的优势，它允许作用域和其他上述好处，并与现有的期望`ExecutorService`的API进行互操作。

现在，关于Runnable和Callable的话题，从你的例子中很容易看出来。Callable可以返回一个值占位符（Future），将来最终会被实际值填充。而Runnable则不能返回任何东西。此外，Runnable也不能抛出异常，而Callable可以。

- kaqqao

Answer 2

ExecutorService 相比于普通线程提供了许多优势：

1. 您可以创建/管理/控制 线程 的生命周期，并优化线程创建成本开销。
2. 您可以 控制任务的处理方式（如工作窃取、ForkJoinPool、invokeAll 等）。
3. 您可以在 将来某个时间 安排任务。
4. 您可以 监控线程的进展和健康状况。

即使是单线程，我也更喜欢使用 Executors.newFixedThreadPool(1);

请查看相关的 SE 问题：

Java 的 Fork/Join 和 ExecutorService - 何时使用哪个？

使用 ExecutorService 有什么优点？

- Ravindra babu