線程池概述

1. 線程池就是一個管理線程的池子，可以降低創(chuàng)建和銷毀線程帶來的資源消耗

因為線程其實也是一個對象，創(chuàng)建一個對象，需要經過類加載過程，銷毀一個對象，需要走GC垃圾回收流程，都是需要資源開銷的。

2. 提高響應速度，任務到達了相對于從線程池取線程，自己創(chuàng)建線程肯定慢很多

3. 重復利用，線程用完了再放回池子，達到了重復利用的效果

（推薦視頻：java視頻教程）

線程池執(zhí)行

打個比喻

核心線程比作公司正式員工

非核心線程比作外包員工

阻塞隊列比作需求池

提交任務比作提需求

正式執(zhí)行

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
   BlockingQueue<Runnable> workQueue,
   ThreadFactory threadFactory,
   RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize     核心線程數(shù)
maximumPoolSize  線程池最大線程數(shù)
keepAliveTime    空閑線程存活時間
TimeUnit         線程空閑存活時間單位
workQueue        存放任務的阻塞隊列
threadFactory    線程工廠
handler          飽和策略

● 提交一個任務，線程池里存活的核心線程數(shù)小于線程數(shù)corePoolSize時，線程池會創(chuàng)建一個核心線程去處理提交的任務。

● 如果線程池核心線程數(shù)已滿，即線程數(shù)已經等于corePoolSize，一個新提交的任務，會被放進任務隊列workQueue排隊等待執(zhí)行。

● 當線程池里面存活的線程數(shù)已經等于corePoolSize了,并且任務隊列workQueue也滿，判斷線程數(shù)是否達到maximumPoolSize，即最大線程數(shù)是否已滿，如果沒到達，創(chuàng)建一個非核心線程執(zhí)行提交的任務。

● 如果當前的線程數(shù)達到了maximumPoolSize，還有新的任務過來的話，直接采用拒絕策略處理。

幾種飽和策略

AbortPolicy         拋出一個異常，默認的
DiscardPolicy       直接丟棄任務
DiscardOldestPolicy 丟棄隊列里最老的任務，將當前這個任務繼續(xù)提交給線程池
CallerRunsPolicy    交給線程池調用所在的線程進行處理

線程池異常處理

由于在線程池調用線程處理任務過程中出現(xiàn)的異?？赡軙痪€程池捕獲，所以對于任務的執(zhí)行可能是無感知的，因此我們需要考慮線程池異常情況。

方法一：

@Test
public void test1() throws Exception {
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        executorService.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.println("name: " + Thread.currentThread().getName());
                    Object a = null;
                    System.out.println(a.hashCode());
                } catch (Exception e) {
                    System.out.println(e);
                }
            }
        });
    }
}

方法二：

@Test
public void test2() throws Exception {
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        Future<?> future = executorService.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("name: " + Thread.currentThread().getName());
                Object a = null;
                System.out.println(a.hashCode());
            }
        });
        try {
            future.get();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

線程池的工作隊列

● ArrayBlockingQueue

● LinkedBlockingQueue

● SynchronousQueue

● DelayQueue

● PriorityBlockingQueue

==ArrayBlockingQueue==

● 初始化一定容量的數(shù)組

● 使用一個重入鎖，默認使用非公平鎖，入隊和出隊共用一個鎖，互斥

● 是有界設計，如果容量滿無法繼續(xù)添加元素直至有元素被移除

● 使用時開辟一段連續(xù)的內存，如果初始化容量過大容易造成資源浪費，過小易添加失敗

==LinkedBlockingQueue==

● 使用鏈表數(shù)據結構

● 非連續(xù)性內存空間

● 使用兩個重入鎖分別控制元素的入隊和出隊，用Condition進行線程間的喚醒和等待

● 有邊界的，在默認構造方法中容量是Integer.MAX_VALUE

==SynchronousQueue==

● 內部容量是0

● 每次刪除操作都要等待插入操作

● 每次插入操作都要等待刪除操作

● 一個元素，一旦有了插入線程和移除線程，那么很快由插入線程移交給移除線程，這個容器相當于通道，本身不存儲元素

● 在多任務隊列，是最快的處理任務方式。

==PriorityBlockingQueue==

● 無邊界設計，但容量實際是依靠系統(tǒng)資源影響

● 添加元素，如果超過1，則進入優(yōu)先級排序

==DelayQueue==

● 無邊界設計

● 添加（put）不阻塞，移除阻塞

● 元素都有一個過期時間

● 取元素只有過期的才會被取出

常用的線程池

● newFixedThreadPool (固定數(shù)目線程的線程池)

● newCachedThreadPool (可緩存線程的線程池)

● newSingleThreadExecutor (單線程的線程池)

● newScheduledThreadPool (定時及周期執(zhí)行的線程池)

==newFixedThreadPool==

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

特點

1. 核心線程數(shù)和最大線程數(shù)大小一樣

2. 沒有所謂的非空閑時間，即keepAliveTime為0

3. 阻塞隊列為無界隊列LinkedBlockingQueue

工作機制：

● 提交任務

● 如果線程數(shù)少于核心線程，創(chuàng)建核心線程執(zhí)行任務

● 如果線程數(shù)等于核心線程，把任務添加到LinkedBlockingQueue阻塞隊列

● 如果線程執(zhí)行完任務，去阻塞隊列取任務，繼續(xù)執(zhí)行。

==newCachedThreadPool==

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

線程池特點

● 核心線程數(shù)為0

● 最大線程數(shù)為Integer.MAX_VALUE

● 阻塞隊列是SynchronousQueue

● 非核心線程空閑存活時間為60秒

工作機制：

● 提交任務

● 因為沒有核心線程，所以任務直接加到SynchronousQueue隊列。

● 判斷是否有空閑線程，如果有，就去取出任務執(zhí)行。

● 如果沒有空閑線程，就新建一個線程執(zhí)行。

● 執(zhí)行完任務的線程，還可以存活60秒，如果在這期間，接到任務，可以繼續(xù)活下去；否則，被銷毀。

使用場景

用于并發(fā)執(zhí)行大量短期的小任務。

使用SynchronousQueue作為工作隊列，工作隊列本身并不限制待執(zhí)行的任務的數(shù)量。但此時需要限定線程池的最大大小為一個合理的有限值，而不是Integer.MAX_VALUE，否則可能導致線程池中的工作者線程的數(shù)量一直增加到系統(tǒng)資源所無法承受為止。

如果應用程序確實需要比較大的工作隊列容量，而又想避免無界工作隊列可能導致的問題，不妨考慮SynchronousQueue。SynchronousQueue實現(xiàn)上并不使用緩存空間

==newSingleThreadExecutor==

線程池特點

● 核心線程數(shù)為1

● 最大線程數(shù)也為1

● 阻塞隊列是LinkedBlockingQueue

● keepAliveTime為0

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

工作機制

● 提交任務

● 線程池是否有一條線程在，如果沒有，新建線程執(zhí)行任務

● 如果有，講任務加到阻塞隊列

● 當前的唯一線程，從隊列取任務，執(zhí)行完一個，再繼續(xù)取，一個人（一條線程）夜以繼日地干活。

使用場景

適用于串行執(zhí)行任務的場景，一個任務一個任務的執(zhí)行

==newScheduledThreadPool==

線程池特點

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,new DelayedWorkQueue());
}

●?最大線程數(shù)為Integer.MAX_VALUE

●?阻塞隊列是DelayedWorkQueue

●?keepAliveTime為0

●?scheduleAtFixedRate() ：按某種速率周期執(zhí)行

●?scheduleWithFixedDelay()：在某個延遲后執(zhí)行

工作機制

●?添加一個任務

●?線程池中的線程從 DelayQueue 中取任務

●?線程從 DelayQueue 中獲取 time 大于等于當前時間的task

●?執(zhí)行完后修改這個 task 的 time 為下次被執(zhí)行的時間

●?這個 task 放回DelayQueue隊列中

scheduleWithFixedDelay

●?無論任務執(zhí)行時間長短，都是當?shù)谝粋€任務執(zhí)行完成之后，延遲指定時間再開始執(zhí)行第二個任務

scheduleAtFixedRate

●?在任務執(zhí)行時間小于間隔時間的情況下，程序以起始時間為準則，每隔指定時間執(zhí)行一次，不受任務執(zhí)行時間影響

●?當執(zhí)行任務時間大于間隔時間，此方法不會重新開啟一個新的任務進行執(zhí)行，而是等待原有任務執(zhí)行完成，馬上開啟下一個任務進行執(zhí)行。此時，執(zhí)行間隔時間已經被打亂

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