线程池

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线程池带来的好处：

  1. 降低资源消耗
    通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
  2. 提高响应速度
    当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
  3. 提高线程的可管理性
    线程是稀缺资源，使用线程池可以统一分配、调优和监控。

实现原理

当提交一个新任务到线程池时，线程池的主要处理流程

  1. 判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。
    如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务；
    如果核心线程池的线程都在执行任务，则进入下个流程。
  2. 判断工作队列是否已满。
    如果没有，则将新提交的任务存储在这个工作队列；
    如果已满，则进入下个流程。
  3. 判断线程池的线程是否都处于工作状态。
    如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务；
    如果是的，则交给饱和策略来处理这个任务。

ThreadPoolExecutor执行execute()方法的示意图

ThreadPoolExecutor执行execute()分4种情况：

  1. 如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新的线程来执行任务。（该步骤需要获取全局锁）
  2. 如果运行的线程等于或多于corePoolSize，则将任务加入到BlockingQueue。
  3. 如果无法将任务加入到BlockingQueue（队列已满），则创建新的线程来执行任务。（该步骤需要获取全局锁）
  4. 如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize，任务将被拒绝，并调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution()方法。

线程池的使用

创建

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/**
 * ThreadPoolExecutor构造方法
 */
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler){...}

不过在java doc中，并不提倡我们直接使用ThreadPoolExecutor，而是使用Executors类中提供的几个静态方法来创建线程池：

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Executors.newCachedThreadPool();        //创建一个线程池，缓冲池容量大小为Integer.MAX_VALUE
Executors.newSingleThreadExecutor();   //创建容量为1的线程池
Executors.newFixedThreadPool(int);    //创建固定容量大小的线程池

corePoolSize（核心线程池的大小）

corePoolSize，线程池的基本大小。当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于corePoolSize就不会再创建。

调用prestartAllCoreThreads()线程池会提前创建并启动所有基本线程。

workQueue（任务队列）

workQueue任务队列：用于保存等待执行的阻塞队列。
有以下几种选择：

  1. ArrayBlockingQueue
    ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列，FIFO。
  2. LinkedBlockingQueue
    LinkedBlockingQueue是单向链表实现的阻塞队列，FIFO。
  3. SynchronousQueue
    SynchronousQueue是一个不存元素的阻塞队列。每一个插入操作必须等待另一个线程调用移除操作，否则一直处于阻塞状态。吞吐量高于LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue。
  4. PriorityBlockingQueue
    PriorityBlockingQueue是一个具有优先级的无界阻塞队列。

maximumPoolSize（线程池最大数量）

maximumPoolSize是线程池允许创建的最大线程数。如果任务队列满了，并且已创建的线程数小于maximumPoolSize，则线程池会创建新的线程执行任务。

如果使用了无界阻塞队列，则该参数就没有效果。

ThreadFactory

ThreadFactory用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂来给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。

Guava框架提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线程设置有意义的名字。

RejectedExecutionHandler（饱和策略）

RejectedExecutionHandler饱和策略：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。默认情况下是AbortPolicy。
Java线程池框架提供了4种策略：

  • AbortPolicy：直接抛出异常。
  • CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务。
  • DiscardPolicy：不处理，直接丢弃掉。
  • DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。

keepAliveTime（线程活动保持时间）

线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。
任务多且任务执行时间较短，可以将该参数设置大点，提高线程的存活率。

TimeUnit（线程活动保持时间的单位）

可选单位有:DAYS、HOURS、MINUTES、MILLISECONDS、MICROSECONDS、NANOSECONDS。

提交任务

可以使用两个方法向线程池提交任务：execute()和submit()。

execute()

execute()方法用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功。

submit()

submit()方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个Future类型的对象，通过该对象可以判断任务是否执行成功，并通过Future的get()方法获取返回值，get()方法会阻塞当前线程直到任务完成，get(long timeout, TimeUnit unit)方法会阻塞当前线程一段时间后立即返回，这时任务肯能没有执行完。

submit()方法实际上将任务构造成了FutureTask然后调用execute()方法执行。

关闭线程池

可以调用线程池的shutdown()或者shutdownNow()方法来关闭线程池。
原理：遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt()来中断线程，所以无法响应中断的任务可能无法终止。