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1.概述

使用Thread類執(zhí)行某個任務床估，任務運行時每次都要創(chuàng)建線程雇寇，任務結束則要銷毀線程，對系統(tǒng)而言虽另，線程不僅是資源暂刘，線程的創(chuàng)建與銷毀也要消耗系統(tǒng)的資源。對于此問題捂刺，很顯然一個直接的解決方案就是復用這個線程谣拣，讓線程執(zhí)行完某個任務后仍然能繼續(xù)執(zhí)行執(zhí)行其它任務，而不是銷毀族展。線程池就提供了這樣的解決方案芝发。

線程池指的是存在一組線程，這組線程創(chuàng)建后一般不會銷毀苛谷，而是進入休眠狀態(tài)辅鲸，等到有新的任務需要執(zhí)行又重新恢執(zhí)行。

2.創(chuàng)建一個線程池

java.util.concurrent（JUC）包提供了很多接口用于線程池的創(chuàng)建腹殿。

2.1 ExecutorService 接口

線程池通常指的是ExecutorService —— 一個提供了終止管理的方法和可以生成Future的方法的Executor独悴。簡單地說例书，ExecutorService接口繼承了Executor接口，ExecutorService除了存在Executor提供的execute方法外刻炒，還提供了很多終止管理的方法以及產生用于跟蹤線程執(zhí)行結果的Future的submit决采。如下所示

boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)

<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)

<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit)

<T> T   invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)

<T> T   invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit)

boolean isShutdown()

boolean isTerminated()

void    shutdown()

List<Runnable>  shutdownNow()

<T> Future<T>   submit(Callable<T> task)

Future<?>   submit(Runnable task)

<T> Future<T>   submit(Runnable task, T result)

2.2 直接通過 ThreadPoolExecutor創(chuàng)建線程池

JUC提供了ThreadPoolExecutor類用于創(chuàng)建線程池，這個類繼承了實現ExecutorService接口的AbstractThreadPoolExecutor坟奥。ThreadPoolExecutor有若干個構造參數树瞭，一般可以通過調用如下所示的創(chuàng)建一個線程池：

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)

代碼如下

ExecutorService executor = new TreadPoolExecutor(5, 10, 10L,TimeUnit.SECONDS,new BlockingArrayQueue(40));

其中，各個參數的含義如下：

• corePoolSize 線程池中保持存活的線程數量爱谁，即使線程是空閑的晒喷，除非調用allowCoreThreadTimeOut(true)
• corePoolSize 線程池中最大能創(chuàng)建的線程數量
• keepAliveTime 空閑線程的存活時間
• unit KeepAliveTime參數的單位例如 TimeUnit.SECONDES等
• workQueue 一個儲存所提交的runnable的任務的隊列，只會execute方法提交的runnable任務

通過上面的參數描述访敌，我們可以知道凉敲，通過ThreadPoolExecutor創(chuàng)建的的線程池是可以自動調整大小的。當一個新的任務提交時寺旺，如果此時線程池中的線程小于corePoolSize爷抓，那么線程池就會創(chuàng)建一個新的線程來執(zhí)行此任務，即使其它的線程處于空閑狀態(tài)阻塑。如果此時線程池中存在大于corePoolSize但是小于maximumPoolSize的線程數蓝撇，除非workQueue是滿的，否則不會創(chuàng)建新的線程陈莽。因此唉地，我們可以通過設置corePoolSize和maximumPoolSize相等來創(chuàng)建一個固定線程數的線程池，也可以通過設置一個實質上沒有邊界的的值例如Integer.MAX_VALUE來創(chuàng)建可以容納任意并發(fā)線程數的線程池传透。一般來說，corePoolSize和maximumPoolSize在線程池構造時就已經確定极颓，但是我們也可以通過 setCorePoolSize(int) 和 setMaximumPoolSize(int)動態(tài)設置這兩個值朱盐。

2.3 線程池中線程的創(chuàng)建

線程池使用ThreadFactory創(chuàng)建新線程。如果沒有另外指定菠隆，則使用Executors.defaultThreadFactory（）兵琳，它將所有線程創(chuàng)建在同一個ThreadGroup中，并具有相同的NORM_PRIORITY優(yōu)先級和非守護進程狀態(tài)骇径。 通過提供不同的ThreadFactory躯肌，我們可以更改線程的名稱，線程組破衔，優(yōu)先級清女，守護程序狀態(tài)等。如果ThreadFactory調用newThread時返回null創(chuàng)建線程失敗晰筛，則executor將繼續(xù)嫡丙，但可能無法執(zhí)行任何任務拴袭。 線程應該擁有“modifyThread”的RuntimePermission。如果使用線程池的工作線程或其他線程不具有此權限曙博，則服務可能會降級：配置更改可能不會及時生效拥刻，并且關閉線程池可能保持可以終止但未完成的狀態(tài)。

2.4 線程存活時間

如果池當前具有多于corePoolSize的線程父泳，則多余線程如果空閑時間超過keepAliveTime般哼，則將終止（請參閱getKeepAliveTime（TimeUnit））。 這提供了一種在不使用池時減少資源消耗的方法惠窄。如果線程池稍后變得更活躍蒸眠，則將構造新線程。 也可以使用方法setKeepAliveTime（long睬捶，TimeUnit）動態(tài)更改此參數黔宛。使用Long.MAX_VALUE TimeUnit.NANOSECONDS這樣的值將有效地禁止空閑線程在線程池關閉之前終止。 默認情況下擒贸，僅當存在大于corePoolSize的線程時臀晃，保持活動策略才適用。但是方法allowCoreThreadTimeOut（boolean）也可用于將此超時策略應用于核心線程介劫，只要keepAliveTime值不為零徽惋。

2.5 工作隊列

任何BlockingQueue都可用于傳輸和保存提交的任務。此隊列的使用與池大小相互影響：

• 如果運行的線程少于corePoolSize座韵，則Executor總是更喜歡添加新線程而不是將任務加入隊列险绘。
• 如果corePoolSize或更多線程正在運行，則Executor總是更喜歡排隊請求而不是添加新線程誉碴。
• 如果隊列已經滿了宦棺，則會創(chuàng)建一個新線程，除非它超過maximumPoolSize黔帕，在這種情況下代咸，該任務將被拒絕。

隊列選擇有三種常規(guī)策略：

• 直接交接成黄。工作隊列的一個很好的默認選擇是SynchronousQueue呐芥，它將任務交給線程而不另外保存它們。如果沒有線程立即可用于執(zhí)行任務奋岁，則嘗試添加一個新的任務將會失敗思瘟，因此將構造新線程。此策略在處理可能具有內部依賴性的請求集時避免了鎖定闻伶。直接交接法通常需要無邊界的maximumPoolSizes以避免拒絕新提交的任務滨攻。這也就意味著，當任務以比處理它們更快的速度到達時，線程可能會無限制增長铡买。
• 無限隊列更鲁。使用無限制隊列（例如，沒有預定義容量的LinkedBlockingQueue）將導致新任務在沒有空閑線程時在隊列中等待奇钞。因此澡为，線程池只會創(chuàng)建corePoolSize數量的線程（maximumPoolSize的值因此沒有任何效果）。當每個任務完全獨立于其他任務時景埃，這可能是適當的媒至，因此任務不會影響彼此的執(zhí)行;例如，在網頁服務器中谷徙。雖然這種排隊方式可以有助于平滑瞬態(tài)突發(fā)請求拒啰，但是這同時意味著當任務繼續(xù)平均到達的速度超過可處理速度時，工作隊列可能會無限制增長完慧。
• 有限的隊列谋旦。有限隊列（例如，ArrayBlockingQueue）與有限maximumPoolSizes一起使用時有助于防止資源耗盡屈尼，但可能更難以調整和控制册着。隊列大小和最大池大小之間可以相互折中（trade off）：使用大型隊列和小型池可以最小化CPU使用率，OS資源和上下文切換開銷脾歧，但可能導致人為的低吞吐量甲捏。如果任務經常阻塞（例如，如果它們執(zhí)行時存在I/O操作）鞭执，則系統(tǒng)可能能夠提供比maximumPoolSizes更多的線程調度時間司顿。使用小隊列通常需要更大的池大小，這會使CPU更加繁忙兄纺，但可能會遇到不可接受的調度開銷大溜，這也會降低吞吐量。

2.6 任務提交

提交任務有兩種方法估脆，一種是提交無返回值的任務钦奋，使用如下方式：

ExecutorService executor = new TreadPoolExecutor(5, 10, 10L,TimeUnit.SECONDS,new BlockingArrayQueue(40));
Runnable handler = ......;
executor.execute(handler);

如果需要獲得任務的執(zhí)行結果，則可以通過調用submit方法來提交任務旁蔼，代碼如下：

ExecutorService executor = new TreadPoolExecutor(5, 10, 10L,TimeUnit.SECONDS,new BlockingArrayQueue(40));
Callable handler = ......;
Future future = executor.submit(handler);

2.7 創(chuàng)建線程池的完整實例

import java.util.concurrent.*;

public TreadPoolTest(){
    public static void main(String[] args){
        ExecutorService executor = new TreadPoolExecutor(5, 10, 10L,TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue(40));
        for(int i = 0;i < 10; i++){
            Handler handler = new Handler();
            executor.execute(handler);
        }
        executor.shutdown();

    }

    class Handler extends Runnable{
        public void run(){
            for(int i = 0; i < 5;i++){
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

3 通過Executor的工廠方法創(chuàng)建線程池

Executors是JUC包下的一個工廠類，他提供了許多便捷的方式創(chuàng)建線程池疙教。

3.1 創(chuàng)建固定大小的線程池

可以通過Executors類創(chuàng)建一個固定大小的線程池：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

我們前面已經說過棺聊，固定大小的線程池可以通過設置ThreadPoolExecutor 核心線程數和最大線程數相等實現，事實上源碼也是如此的：

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

一般來說贞谓，當線程數達到核心線程數限佩，既不會再創(chuàng)建線程，也不會銷毀線程,除非發(fā)生異常某個線程終止，或者設置allowCoreTimeOut祟同，但最好別這么做作喘，因為keepAlive參數此時被設置為0,可能會導致頻繁的創(chuàng)建與銷毀線程（這里僅僅是推測。仍需驗證）晕城。

3.2 創(chuàng)建可緩存的線程池：

可以通過Executors.newCachedThreadPool 創(chuàng)建一個可緩存的線程池泞坦，如果當前線程池的規(guī)模超出了處理需求，將回收空的線程砖顷；當需求增加時贰锁，會增加線程數量；線程池規(guī)模無限制滤蝠。代碼如下：

ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool(10);

前面同樣也提到豌熄，可以設置maxmumPoolSize參數為一個實質上無邊界的值如Integer.MAX_VALUE讓線程池的規(guī)模無限制，實際上源碼也是如此實現的：

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

3.3 創(chuàng)建單線程的線程池

可以通過Executors.newSingleThreadExecutor() 創(chuàng)建一個單線程的Executor物咳，確保任務串行執(zhí)行:

ExecutorService executor = Executors.newSingleExecutor();

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

4 總結

這篇文章深入描述線程池的創(chuàng)建方法者蠕，各個參數的意義與作用儿普，但是線程池除以上所描述的，還存在可調度的線程池，在本系列的下一篇文章將講述這一類線程池逞壁。