java线程池(二)：聊聊newFixedThreadPool(1)和newSingleThreadExecutor()的区别

冬天里的懒猫

发布于 2020-09-17 17:31:59

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发布于 2020-09-17 17:31:59

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在第一部分中介绍完java中Executors的线程池创建的方式之后，实际上有一个非常好奇的问题。既然newFixedThreadPool(1)也能保证创建只有一个线程运行的线程池，那么为什么还需要一个newSingleThreadExecutor()方法呢？带着这个问题我们来详细分析。

1.顺序性验证

我们通过如下代码对任务的执行顺序进行验证：

public class OrderTest {

	public static void main(String[] args) throws Exception{

		ExecutorService es1 = Executors.newFixedThreadPool(1);
		ExecutorService es2 = Executors.newSingleThreadExecutor();
		testOrder(es1);
		TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
		testOrder(es2);

	}

	private static void testOrder(ExecutorService es) throws InterruptedException{
		List<Integer> submit = new ArrayList<>();
		List<Integer> result = new ArrayList<>();
		IntStream.range(0,100).forEach((i) -> {
			submit.add(i);
			es.submit(() -> {
				result.add(i);
			});
		});
		TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
		System.out.println(submit);
		System.out.println(result);
	}
}

执行结果：

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]

可以看到，上述代码的执行结果的顺序与提交的顺序都是一致的。两者都是按照提交的先后顺序执行的。因此，网上有人说这两个方法的区别是有序性的显然不能成立。

2.线程异常恢复机制

我们再用如下代码测试出现异常导致线程挂掉的情况：

	public static void main(String[] args) throws Exception{

		ExecutorService es1 = Executors.newFixedThreadPool(1);
		ExecutorService es2 = Executors.newSingleThreadExecutor();
		testThreadCrash(es1);
		TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
		testThreadCrash(es2);

	}

	private static void testThreadCrash(ExecutorService es) {
		es.submit(() -> {
			throw new IllegalStateException("Error");
		});

		es.submit(() -> {
			System.out.println("running ... ");
		});
	}

执行结果：

running ... 
running ...

两个线程池都能够从异常中恢复。可见这两个方法的异常恢复功能都是一样的。

3.本质区别

那么我们再看看这两个方法的源码：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

与：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

可以看到，这两个方法返回的对象不一样，一个是ThreadPoolExecutor，而另外一个是FinalizableDelegatedExecutorService。虽然方法定义的是ExecutorService，但是，THreadPoolExecutor是其子类。因此我们可以通过强转来实现，看如下代码：

public static void main(String[] args) {

	ExecutorService es1 = Executors.newFixedThreadPool(1);
	ExecutorService es2 = Executors.newSingleThreadExecutor();

	ThreadPoolExecutor tp1 = (ThreadPoolExecutor) es1;
	tp1.setCorePoolSize(2);
	System.out.println(tp1.getCorePoolSize());
	ThreadPoolExecutor tp2 = (ThreadPoolExecutor) es2;
	tp1.setCorePoolSize(2);
	System.out.println(tp1.getCorePoolSize());

}

上述代码执行结果：

2
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.util.concurrent.Executors$FinalizableDelegatedExecutorService cannot be cast to java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor
	at com.dhb.threadpool.DifferentTest.main(DifferentTest.java:17)

也就是说，二者的最大区别在于，newFixedThreadPool(1)的返回结果我们可以通过强转变成ThreadPoolExecutor，但是这个类是可以自行指定线程数的。我们可以通过setCorePoolSize方法来修改。这样也就是说，这两个方法的最大的区别是第一个方法可以修改线程的数量，如果用来指定线程数量为1是不安全的。newSingleThreadExecutor方法则通过提供了一个包装类完全堵住了这个漏洞。这就是这两个方法的根本区别。

4. FinalizableDelegatedExecutorService 以及DelegatedExecutorService

通过源码我们可以看到，实际上返回的是FinalizableDelegatedExecutorService。

 static class FinalizableDelegatedExecutorService
        extends DelegatedExecutorService {
        FinalizableDelegatedExecutorService(ExecutorService executor) {
            super(executor);
        }
        protected void finalize() {
            super.shutdown();
        }
    }

这个类实际上除了再finalize方法中执行shutdown之外，没有什么内容。其继承了DelegatedExecutorService。最关键部分还是在DelegatedExecutorService类中。

static class DelegatedExecutorService extends AbstractExecutorService {
    private final ExecutorService e;
    DelegatedExecutorService(ExecutorService executor) { e = executor; }
    public void execute(Runnable command) { e.execute(command); }
    public void shutdown() { e.shutdown(); }
    public List<Runnable> shutdownNow() { return e.shutdownNow(); }
    public boolean isShutdown() { return e.isShutdown(); }
    public boolean isTerminated() { return e.isTerminated(); }
    public boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
        return e.awaitTermination(timeout, unit);
    }
    public Future<?> submit(Runnable task) {
        return e.submit(task);
    }
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        return e.submit(task);
    }
    public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {
        return e.submit(task, result);
    }
    public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException {
        return e.invokeAll(tasks);
    }
    public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                         long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
        return e.invokeAll(tasks, timeout, unit);
    }
    public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException {
        return e.invokeAny(tasks);
    }
    public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                           long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
        return e.invokeAny(tasks, timeout, unit);
    }
}

我们可以看到DelegatedExecutorService是AbstractExecutorService的子类，而与ThreadpoolExecutor是兄弟关系。并没有提供修改线程大小的方法。这个类只提供了线程池中一些基本的方法。但是实际上其构造函数：

DelegatedExecutorService(ExecutorService executor) { e = executor; }

这也就看到了在源码中实际上是new了一个threadPoolExecutor，之后传入后再进行引用。

 public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

这样虽然底层仍然使用的是threadPoolExecutor线程池，但是将部分核心的功能进行了隔离。只提供了抽象类需要的一些方法。从上面不难看出，这个设计非常巧妙，这也是我们在日后编码的过程中，值得借鉴的地方。同理，对于newSingleThreadScheduledExecutor和newScheduledThreadPool(1)区别的实现方式也是一样的。 Executors中同样准备了： DelegatedScheduledExecutorService，这个类也是DelegatedExecutorService的子类。

与之不同的是， DelegatedScheduledExecutorService还需要实现ScheduledExecutorService接口。

5.unconfigurableExecutorService与unconfigurableScheduledExecutorService

同样，利用上面这部分的原理，Executors还提供了创建线程池之后不可修改配置的方法：

public static ExecutorService unconfigurableExecutorService(ExecutorService executor) {
    if (executor == null)
        throw new NullPointerException();
    return new DelegatedExecutorService(executor);
}

与：

public static ScheduledExecutorService unconfigurableScheduledExecutorService(ScheduledExecutorService executor) {
    if (executor == null)
        throw new NullPointerException();
    return new DelegatedScheduledExecutorService(executor);
}

这两个方法，可以将创建的线程池的结果，用一个包装类进行包裹，之后这个线程池的配置就不能再修改。总之，这是我们非常值得借鉴的一个设计方法。