Javaスレッドプールは、ワーカースレッドのプールを管理します。実行待ちのタスクを保持するキューを含みます。Javaでは、ThreadPoolExecutorを使用してスレッドプールを作成することができます。Javaスレッドプールは、実行待ちキューからRunnableスレッドを実行するワーカースレッドを管理します。java.util.concurrent.Executorsは、java.util.concurrent.Executorインターフェースのためのファクトリーおよびサポートメソッドを提供し、Javaでスレッドプールを作成します。Executorsは、ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory、およびCallableクラスと一緒に使用するための便利なメソッドも提供するユーティリティクラスです。動作を説明するために、簡単なプログラムを作成しましょう。まず、WorkerThread.javaという名前のRunnableクラスが必要です。
package com.journaldev.threadpool;
public class WorkerThread implements Runnable {
private String command;
public WorkerThread(String s){
this.command=s;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Start. Command = "+command);
processCommand();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" End.");
}
private void processCommand() {
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public String toString(){
return this.command;
}
}
ExecutorServiceの例
ここに、SimpleThreadPool.javaというテストプログラムクラスがあります。このクラスでは、Executorsフレームワークから固定サイズのスレッドプールを作成します。
package com.journaldev.threadpool;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class SimpleThreadPool {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Runnable worker = new WorkerThread("" + i);
executor.execute(worker);
}
executor.shutdown();
while (!executor.isTerminated()) {
}
System.out.println("Finished all threads");
}
}
上記のプログラムでは、5つのワーカースレッドからなる固定サイズのスレッドプールを作成しています。次に、このプールに10個のジョブを送信します。プールサイズが5であるため、5つのジョブが実行され、他のジョブは待機状態になります。ジョブの1つが終了すると、待機キューから別のジョブがワーカースレッドによって選択され、実行されます。上記のプログラムの出力は次のとおりです。
pool-1-thread-2 Start. Command = 1
pool-1-thread-4 Start. Command = 3
pool-1-thread-1 Start. Command = 0
pool-1-thread-3 Start. Command = 2
pool-1-thread-5 Start. Command = 4
pool-1-thread-4 End.
pool-1-thread-5 End.
pool-1-thread-1 End.
pool-1-thread-3 End.
pool-1-thread-3 Start. Command = 8
pool-1-thread-2 End.
pool-1-thread-2 Start. Command = 9
pool-1-thread-1 Start. Command = 7
pool-1-thread-5 Start. Command = 6
pool-1-thread-4 Start. Command = 5
pool-1-thread-2 End.
pool-1-thread-4 End.
pool-1-thread-3 End.
pool-1-thread-5 End.
pool-1-thread-1 End.
Finished all threads
出力によると、「pool-1-thread-1」から「pool-1-thread-5」という名前の5つのスレッドがプールに存在し、プールに送信されたタスクの実行を担当しています。
ThreadPoolExecutorの例
Executorsクラスは、ExecutorServiceの単純な実装を提供しますが、ThreadPoolExecutorはそれ以上の機能を提供します。ThreadPoolExecutorインスタンスを作成する際に、生きているスレッドの数を指定したり、スレッドプールのサイズを制限したり、自前のRejectedExecutionHandler実装を作成してワーカーキューに収まらないジョブを処理したりすることができます。以下は、RejectedExecutionHandlerインターフェースのカスタム実装です。
package com.journaldev.threadpool;
import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
public class RejectedExecutionHandlerImpl implements RejectedExecutionHandler {
@Override
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
System.out.println(r.toString() + " is rejected");
}
}
ThreadPoolExecutorには、エグゼキュータの現在の状態、プールのサイズ、アクティブなスレッド数、タスク数などを調べるためのいくつかのメソッドがあります。そのため、一定の時間間隔でエグゼキュータ情報を出力するモニタースレッドを持っています。
package com.journaldev.threadpool;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
public class MyMonitorThread implements Runnable
{
private ThreadPoolExecutor executor;
private int seconds;
private boolean run=true;
public MyMonitorThread(ThreadPoolExecutor executor, int delay)
{
this.executor = executor;
this.seconds=delay;
}
public void shutdown(){
this.run=false;
}
@Override
public void run()
{
while(run){
System.out.println(
String.format("[monitor] [%d/%d] Active: %d, Completed: %d, Task: %d, isShutdown: %s, isTerminated: %s",
this.executor.getPoolSize(),
this.executor.getCorePoolSize(),
this.executor.getActiveCount(),
this.executor.getCompletedTaskCount(),
this.executor.getTaskCount(),
this.executor.isShutdown(),
this.executor.isTerminated()));
try {
Thread.sleep(seconds*1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
以下は、ThreadPoolExecutorを使用したスレッドプールの実装例です。
package com.journaldev.threadpool;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class WorkerPool {
public static void main(String args[]) throws InterruptedException{
//RejectedExecutionHandlerの実装
RejectedExecutionHandlerImpl rejectionHandler = new RejectedExecutionHandlerImpl();
//使用するThreadFactoryの実装を取得
ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory();
//ThreadPoolExecutorの作成
ThreadPoolExecutor executorPool = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 10, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(2), threadFactory, rejectionHandler);
//監視スレッドの開始
MyMonitorThread monitor = new MyMonitorThread(executorPool, 3);
Thread monitorThread = new Thread(monitor);
monitorThread.start();
//スレッドプールに作業を提出
for(int i=0; i<10; i++){
executorPool.execute(new WorkerThread("cmd"+i));
}
Thread.sleep(30000);
//プールをシャットダウン
executorPool.shutdown();
//監視スレッドをシャットダウン
Thread.sleep(5000);
monitor.shutdown();
}
}
注意：ThreadPoolExecutorの初期化中、初期プールサイズを2、最大プールサイズを4、ワークキューサイズを2に設定しています。したがって、4つの実行中のタスクがあり、さらにタスクが提出された場合、ワークキューはそのうちの2つを保持し、残りはRejectedExecutionHandlerImplによって処理されます。上記のプログラムの出力は、上記の記述を確認しています。
pool-1-thread-1 Start. Command = cmd0
pool-1-thread-4 Start. Command = cmd5
cmd6 is rejected
pool-1-thread-3 Start. Command = cmd4
pool-1-thread-2 Start. Command = cmd1
cmd7 is rejected
cmd8 is rejected
cmd9 is rejected
[monitor] [0/2] Active: 4, Completed: 0, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [4/2] Active: 4, Completed: 0, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
pool-1-thread-4 End.
pool-1-thread-1 End.
pool-1-thread-2 End.
pool-1-thread-3 End.
pool-1-thread-1 Start. Command = cmd3
pool-1-thread-4 Start. Command = cmd2
[monitor] [4/2] Active: 2, Completed: 4, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [4/2] Active: 2, Completed: 4, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
pool-1-thread-1 End.
pool-1-thread-4 End.
[monitor] [4/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [2/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [2/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [2/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [2/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [2/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: false, isTerminated: false
[monitor] [0/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: true, isTerminated: true
[monitor] [0/2] Active: 0, Completed: 6, Task: 6, isShutdown: true, isTerminated: true
Executorのアクティブ、完了、および総完了タスク数の変化に注意してください。すべての提出されたタスクの実行を終了し、スレッドプールを終了するには、shutdown()メソッドを呼び出すことができます。遅延または定期的にタスクを実行するには、ScheduledThreadPoolExecutorクラスを使用できます。詳細については、Javaスケジュールスレッドプールエグゼキュータを参照してください。