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禁止商业使用本文 Java基础之线程池

jdk1.5引入 Executor（执行器）线程池框架 ，通过它把任务的提交和执行进行解耦，只需要定义好任务，然后提交给线程池，而不用关心该任务是如何执行、被哪个线程执行，以及什么时候执行。

初始化4种类型的线程池：

指定数量的线程池 newFixedThreadPool() 说明：初始化一个指定线程数的线程池，其中corePoolSize == maxiPoolSize，使用LinkedBlockingQuene作为阻塞队列

特点：即使当线程池没有可执行任务时，也不会释放线程。

缓存线程池 newCachedThreadPool()

说明：初始化一个可以缓存线程的线程池，默认缓存60s，线程池的线程数可达到Integer.MAX_VALUE，即2147483647，内部使用SynchronousQueue作为阻塞队列；

特点：在没有任务执行时，当线程的空闲时间超过keepAliveTime，会自动释放线程资源；当提交新任务时，如果没有空闲线程，则创建新线程执行任务，会导致一定的系统开销；因此，使用时要注意控制并发的任务数，防止因创建大量的线程导致而降低性能。

单线程池 newSingleThreadExecutor()

说明：初始化只有一个线程的线程池，内部使用LinkedBlockingQueue作为阻塞队列。

特点：如果该线程异常结束，会重新创建一个新的线程继续执行任务，唯一的线程可以保证所提交任务的顺序执行

定长线程池 newScheduledThreadPool()

特定：初始化的线程池可以在指定的时间内周期性的执行所提交的任务，在实际的业务场景中可以使用该线程池定期的同步数据

总结：除了newScheduledThreadPool的内部实现特殊一点之外，其它线程池内部都是基于ThreadPoolExecutor类（Executor的子类）实现的。

ThreadPoolExecutor类构造器语法形式：

ThreadPoolExecutor(corePoolSize,maxPoolSize,keepAliveTime,timeUnit,workQueue,threadFactory,handle);

方法参数：

corePoolSize：核心线程数

maxPoolSize：最大线程数

keepAliveTime：线程存活时间（在corePore<*<maxPoolSize情况下有用）

timeUnit：存活时间的时间单位

workQueue：阻塞队列（用来保存等待被执行的任务）

关于workQueue参数的取值,JDK提供了4种阻塞队列类型供选择：

ArrayBlockingQueue：基于数组结构的有界阻塞队列，按FIFO排序任务；

inkedBlockingQuene：基于链表结构的阻塞队列，按FIFO排序任务，吞吐量通常要高

SynchronousQuene：一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQuene；

PriorityBlockingQuene：具有优先级的无界阻塞队列；

threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程；

handler：表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值

当线程池的饱和策略，当阻塞队列满了，且没有空闲的工作线程,如果继续提交任务，必须采取一种策略处理该任务，线程池提供了4种策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务,当然也可以根据应用场景实现RejectedExecutionHandler接口，自定义饱和策略，如记录日志或持久化存储不能处理的任务。

线程池的状态（5种）

running,shutdown,stop,tidying(整理) terminated(结束)

其中AtomicInteger变量ctl的功能非常强大：利用低29位表示线程池中线程数，通过高3位表示线程池的运行状态：

1、RUNNING：-1 <<COUNT_BITS，即高3位为111，该状态的线程池会接收新任务，并处理阻塞队列中的任务；

2、SHUTDOWN： 0 <<COUNT_BITS，即高3位为000，该状态的线程池不会接收新任务，但会处理阻塞队列中的任务；

3、STOP ： 1 <<COUNT_BITS，即高3位为001，该状态的线程不会接收新任务，也不会处理阻塞队列中的任务，而且会中断正在运行的任务；

4、TIDYING ： 2<< COUNT_BITS，即高3位为010，该状态表示线程池对线程进行整理优化；

5、TERMINATED： 3 <<COUNT_BITS，即高3位为011，该状态表示线程池停止工作；

向线程池提交任务（2种）

有两种方式：

Executor.execute(Runnable command);

ExecutorService.submit(Callable<T>task);

execute()内部实现

1.首次通过workCountof()获知当前线程池中的线程数，

如果小于corePoolSize,就通过addWorker()创建线程并执行该任务；否则，将该任务放入阻塞队列；

2. 如果能成功将任务放入阻塞队列中,

如果当前线程池是非RUNNING状态，则将该任务从阻塞队列中移除，然后执行reject()处理该任务；如果当前线程池处于RUNNING状态，则需要再次检查线程池（因为可能在上次检查后，有线程资源被释放），是否有空闲的线程；如果有则执行该任务；

3、如果不能将任务放入阻塞队列中,说明阻塞队列已满；那么将通过addWoker()尝试创建一个新的线程去执行这个任务；如果addWoker()执行失败，说明线程池中线程数达到maxPoolSize,则执行reject()处理任务；

sumbit()内部实现会将提交的Callable任务会被封装成了一个FutureTask对象

FutureTask类实现了Runnable接口，这样就可以通过Executor.execute()提交FutureTask到线程池中等待被执行，最终执行的是FutureTask的run方法；

比较：

两个方法都可以向线程池提交任务，execute()方法的返回类型是void，它定义在Executor接口中,而submit()方法可以返回持有计算结果的Future对象，它定义在ExecutorService接口中，它扩展了Executor接口，其它线程池类像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有这些方法。

线程池的关闭（2种）

ThreadPoolExecutor提供了两个方法，用于线程池的关闭，分别是shutdown()和shutdownNow()，其中：

shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但再也不会接受新的任务

shutdownNow()：立即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务

线程池容量的动态调整

ThreadPoolExecutor提供了动态调整线程池容量大小的方法：setCorePoolSize()和setMaximumPoolSize()，

总结：

线程池中的核心线程数，当提交一个任务时，线程池创建一个新线程执行任务，直到当前线程数等于corePoolSize；如果当前线程数为corePoolSize，继续提交的任务被保存到阻塞队列中，等待被执行；如果阻塞队列满了，那就创建新的线程执行当前任务；直到线程池中的线程数达到maxPoolSize,这时再有任务来，只能执行reject()处理该任务；

如果执行了线程池的prestartAllCoreThreads()方法，线程池会提前创建并启动所有核心线程。

线程池的工作过程如下：

线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过，就算队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。

当调用 execute() 方法添加一个任务时，线程池会做如下判断：

如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；

如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize，那么将这个任务放入队列；

如果这时候队列满了，而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务；

如果队列满了，而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，那么线程池会抛出异常RejectExecutionException。

当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。

当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于 corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到 corePoolSize 的大小

池化资源”技术产生的原因

在面向对象编程中，创建和销毁对象是很费时间的，因为创建一个对象要获取内存资源或者其它更多资源。在Java中更是如此，虚拟机将试图跟踪每一个对象，以便能够在对象销毁后进行垃圾回收。所以提高服务程序效率的一个手段就是尽可能减少创建和销毁对象的次数，特别是一些很耗资源的对象创建和销毁。如何利用已有对象来服务就是一个需要解决的关键问题，其实这就是一些”池化资源”技术产生的原因。

线程池的优点:

重用线程池中的线程,减少因对象创建,销毁所带来的性能开销;

能有效的控制线程的最大并发数,提高系统资源利用率,同时避免过多的资源竞争,避免堵塞;

能够多线程进行简单的管理,使线程的使用简单、高效。

原文 https://segmentfault.com/a/1190000021167804

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