What is the difference between these two? What is really cached ?

Jasne, wyjaśnijmy to dokładnie. To jedno z kluczowych pytań dotyczących pul wątków w Javie.

Odpowiedź w skrócie

• CachedThreadPool: Elastyczna pula wątków, która dynamicznie rośnie i maleje w zależności od potrzeb. Jest idealna do dużej liczby krótkich, asynchronicznych zadań.
• FixedThreadPool: Pula wątków o stałej, z góry określonej liczbie wątków. Jest idealna do zadań, które mocno obciążają procesor (CPU-bound) i gdzie chcemy mieć ścisłą kontrolę nad liczbą jednocześnie wykonywanych operacji.

---

Co jest "cache'owane" w CachedThreadPool?

To jest najważniejsze pytanie, które zadajesz. Nazwa bywa myląca.

Cache'owane są WĄTKI, a nie zadania czy ich wyniki.

Oznacza to, że:

1. Gdy do puli trafia nowe zadanie, pula sprawdza, czy ma jakiś bezczynny, "schowany" (scache'owany) wątek, który niedawno zakończył pracę.
2. Jeśli tak, to ten istniejący wątek jest natychmiast ponownie wykorzystywany do obsłużenia nowego zadania. To jest właśnie "trafienie w cache".
3. Jeśli nie ma żadnego wolnego wątku, pula tworzy całkowicie nowy wątek i dodaje go do puli.
4. Jeśli wątek w puli pozostaje bezczynny przez określony czas (domyślnie 60 sekund), jest on usuwany z puli (z "cache") i kończy swoje działanie, aby nie zużywać zasobów.

Dlatego CachedThreadPool jest "elastyczna" – rośnie, gdy jest dużo pracy, i kurczy się, gdy pracy brakuje.

---

Szczegółowe porównanie: CachedThreadPool vs FixedThreadPool

Cecha / Aspekt	CachedThreadPool	FixedThreadPool
Liczba wątków	Dynamiczna i nieograniczona (w teorii do Integer.MAX_VALUE). Rośnie w miarę potrzeb.	Stała i ograniczona. Określona w momencie tworzenia puli i niezmienna.
Kolejka zadań	Używa SynchronousQueue. To specjalna kolejka, która nie przechowuje elementów. Zadanie jest przyjmowane tylko wtedy, gdy jakiś wątek jest gotowy je natychmiast podjąć.	Używa LinkedBlockingQueue. To kolejka, która może przechowywać zadania, jeśli wszystkie wątki są zajęte. Zadania czekają w niej na swoją kolej.
Zachowanie przy braku wolnych wątków	Tworzy nowy wątek, aby obsłużyć zadanie.	Umieszcza zadanie w kolejce, gdzie będzie czekać, aż któryś z wątków się zwolni.
Zarządzanie cyklem życia wątków	Wątki, które są bezczynne przez 60 sekund, są automatycznie usuwane.	Wątki żyją tak długo, jak pula istnieje (chyba że zostaną zatrzymane z powodu błędu).
Główne zastosowanie	Duża liczba krótkotrwałych, asynchronicznych zadań, np. obsługa wielu zapytań sieciowych (operacje I/O-bound).	Zadania długotrwałe, obciążające procesor (CPU-bound), gdzie chcemy ograniczyć liczbę wątków do liczby rdzeni CPU.
Ryzyko	Nieograniczony wzrost liczby wątków. Jeśli zadania napływają szybciej, niż są przetwarzane, może to doprowadzić do OutOfMemoryError z powodu zbyt dużej liczby utworzonych wątków.	Nieograniczony wzrost kolejki. Jeśli zadania napływają szybciej, niż są przetwarzane, kolejka może rosnąć w nieskończoność, co również może doprowadzić do OutOfMemoryError.

---

Przykłady kodu

Załóżmy, że mamy proste zadanie, które symuluje pracę przez 1 sekundę:

Runnable task = () -> {
    try {
        System.out.println("Zaczynam zadanie w wątku: " + Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("Kończę zadanie w wątku: " + Thread.currentThread().getName());
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
};

Użycie CachedThreadPool

// Tworzymy pulę, która będzie dynamicznie tworzyć wątki
ExecutorService cachedPool = Executors.newCachedThreadPool();

System.out.println("--- Uruchamiam CachedThreadPool ---");
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    cachedPool.submit(task);
}

// Poczekaj chwilę, żeby zobaczyć, że wątki są ponownie używane
Thread.sleep(2000);

System.out.println("\n--- Ponowne użycie wątków ---");
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    cachedPool.submit(task); // Teraz pula powinna użyć istniejących, wolnych wątków
}

cachedPool.shutdown();

Co się stanie?

• Przy pierwszej pętli pula prawdopodobnie utworzy 5 nowych wątków, aby obsłużyć 5 zadań jednocześnie.
• Przy drugiej pętli, po 2 sekundach, te 5 wątków będzie już wolnych. Pula użyje 3 z nich do wykonania nowych zadań, zamiast tworzyć kolejne.

Użycie FixedThreadPool

// Tworzymy pulę z tylko 2 wątkami
ExecutorService fixedPool = Executors.newFixedThreadPool(2);

System.out.println("--- Uruchamiam FixedThreadPool ---");
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    fixedPool.submit(task);
}

fixedPool.shutdown();

Co się stanie?

• Pula ma tylko 2 wątki.
• Dwa pierwsze zadania zostaną podjęte natychmiast.
• Pozostałe 3 zadania trafią do kolejki.
• Gdy któryś z pierwszych dwóch wątków skończy pracę, pobierze kolejne zadanie z kolejki. W danym momencie nigdy nie będą działać więcej niż 2 wątki naraz.

---

Kiedy którego używać? Prosta analogia

• FixedThreadPool to jak restauracja z 10 stolikami. Może obsłużyć jednocześnie 10 grup gości. Jeśli przyjdzie 11. grupa, musi poczekać w kolejce na zewnątrz, aż zwolni się stolik. Liczba "kucharzy i kelnerów" jest stała.
• CachedThreadPool to jak usługa ride-sharing (np. Uber). Gdy zamawiasz przejazd, system znajduje najbliższego wolnego kierowcę. Jeśli wszyscy są zajęci, a zapotrzebowanie jest ogromne, system zachęca nowych kierowców, by dołączyli do sieci. Jeśli kierowca długo nie ma zleceń, wraca do domu (jest usuwany z puli).