線程池

為什么要用線程池？

線程池提供了一種限制和管理資源（包括執(zhí)行一個任務(wù)）鸥跟。 每個線程池還維護(hù)一些基本統(tǒng)計信息轨功，例如已完成任務(wù)的數(shù)量曼月。

這里借用《Java并發(fā)編程的藝術(shù)》提到的來說一下使用線程池的好處：

• 降低資源消耗。 通過重復(fù)利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的消耗衙猪。
• 提高響應(yīng)速度馍乙。 當(dāng)任務(wù)到達(dá)時，任務(wù)可以不需要的等到線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行垫释。
• 提高線程的可管理性丝格。 線程是稀缺資源，如果無限制的創(chuàng)建棵譬，不僅會消耗系統(tǒng)資源显蝌，還會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使用線程池可以進(jìn)行統(tǒng)一的分配订咸，調(diào)優(yōu)和監(jiān)控曼尊。

創(chuàng)建的線程池的方式

（1） 使用 Executors 創(chuàng)建

我們上面剛剛提到了 Java 提供的幾種線程池，通過 Executors 工具類我們可以很輕松的創(chuàng)建我們上面說的幾種線程池算谈。但是實(shí)際上我們一般都不是直接使用Java提供好的線程池涩禀，另外在《阿里巴巴Java開發(fā)手冊》中強(qiáng)制線程池不允許使用 Executors 去創(chuàng)建，而是通過 ThreadPoolExecutor 構(gòu)造函數(shù) 的方式然眼，這樣的處理方式讓寫的同學(xué)更加明確線程池的運(yùn)行規(guī)則艾船，規(guī)避資源耗盡的風(fēng)險。

Executors 返回線程池對象的弊端如下：

FixedThreadPool 和 SingleThreadExecutor ： 允許請求的隊列長度為 Integer.MAX_VALUE,可能堆積大量的請求，從而導(dǎo)致OOM屿岂。
CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool ： 允許創(chuàng)建的線程數(shù)量為 Integer.MAX_VALUE 践宴，可能會創(chuàng)建大量線程，從而導(dǎo)致OOM爷怀。

（2） ThreadPoolExecutor的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建

我們可以自己直接調(diào)用 ThreadPoolExecutor 的構(gòu)造函數(shù)來自己創(chuàng)建線程池阻肩。在創(chuàng)建的同時，給 BlockQueue 指定容量就可以了运授。示例如下：

private static ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(13, 13,
        60L, TimeUnit.SECONDS,
        new ArrayBlockingQueue(13));

這種情況下烤惊，一旦提交的線程數(shù)超過當(dāng)前可用線程數(shù)時，就會拋出java.util.concurrent.RejectedExecutionException吁朦，這是因?yàn)楫?dāng)前線程池使用的隊列是有邊界隊列柒室，隊列已經(jīng)滿了便無法繼續(xù)處理新的請求。但是異常（Exception）總比發(fā)生錯誤（Error）要好逗宜。

線程池常用API以及ThreadPoolExecutor構(gòu)造參數(shù)：

ThreadPool參數(shù)

ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(1, 2, 30, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(1), Thread::new, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
//創(chuàng)建一個核心數(shù)為1雄右，最大線程數(shù)為2，超時時間為30s,等待隊列最長為1纺讲，拒絕策略為直接拒絕(拋出異常)的線程池

1. corePoolSize:

   線程池核心線程數(shù)量擂仍，核心線程不會被回收，即使沒有任務(wù)執(zhí)行熬甚，也會保持空閑狀態(tài)逢渔。如果線程池中的線程少于此數(shù)目，則在執(zhí)行任務(wù)時創(chuàng)建则涯。

2. maxmumPoolSize

   池允許最大的線程數(shù)复局，當(dāng)線程數(shù)量達(dá)到corePoolSize，且workQueue隊列塞滿任務(wù)了之后粟判，繼續(xù)創(chuàng)建線程亿昏。

3. KeepAliveTime

   超過corePoolSize之后的“臨時線程”的存活時間。

4. unit

   keepAliveTime的單位档礁。 (TimeUnit.SECONDS)

5. workQueue

   當(dāng)前線程數(shù)超過corePoolSize時角钩，新的任務(wù)會處在等待狀態(tài)，并存在workQueue中呻澜，BlockingQueue是一個先進(jìn)先出的阻塞式隊列實(shí)現(xiàn)递礼，底層實(shí)現(xiàn)會涉及Java并發(fā)的AQS機(jī)制.

6. ThreadFactory

   創(chuàng)建線程的工廠類，通常我們會自頂一個threadFactory設(shè)置線程的名稱羹幸，這樣我們就可以知道線程是由哪個工廠類創(chuàng)建的脊髓，可以快速定位。

7. handler

   線程池執(zhí)行拒絕策略栅受，當(dāng)線數(shù)量達(dá)到maximumPoolSize大小将硝，并且workQueue也已經(jīng)塞滿了任務(wù)的情況下恭朗，線程池會調(diào)用handler拒絕策略來處理請求。

   系統(tǒng)默認(rèn)的拒絕策略有以下幾種：

   1. AbortPolicy：為線程池默認(rèn)的拒絕策略依疼，該策略直接拋異常處理痰腮。
   2. DiscardPolicy：直接拋棄不處理。
   3. DiscardOldestPolicy：丟棄隊列中最老的任務(wù)律罢。
   4. CallerRunsPolicy：將任務(wù)分配給當(dāng)前執(zhí)行execute方法線程來處理膀值。

   我們還可以自定義拒絕策略，只需要實(shí)現(xiàn)RejectedExecutionHandler接口即可误辑，友好的拒絕策略實(shí)現(xiàn)有如下：

   1. 將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)沧踏，待系統(tǒng)空閑時再進(jìn)行處理
   2. 將數(shù)據(jù)用日志進(jìn)行記錄，后由人工處理

各種線程池的適用場景介紹

• FixedThreadPool： 適用于為了滿足資源管理需求稀余，而需要限制當(dāng)前線程數(shù)量的應(yīng)用場景悦冀。它適用于負(fù)載比較重的服務(wù)器趋翻；
• SingleThreadExecutor： 適用于需要保證順序地執(zhí)行各個任務(wù)并且在任意時間點(diǎn)睛琳，不會有多個線程是活動的應(yīng)用場景。
• CachedThreadPool： 適用于執(zhí)行很多的短期異步任務(wù)的小程序踏烙，或者是負(fù)載較輕的服務(wù)器师骗；
• ScheduledThreadPoolExecutor： 適用于需要多個后臺執(zhí)行周期任務(wù)，同時為了滿足資源管理需求而需要限制后臺線程的數(shù)量的應(yīng)用場景讨惩，
• SingleThreadScheduledExecutor： 適用于需要單個后臺線程執(zhí)行周期任務(wù)辟癌，同時保證順序地執(zhí)行各個任務(wù)的應(yīng)用場景。

優(yōu)雅地關(guān)閉線程池

• shutdown():

  • 調(diào)用之后不允許繼續(xù)往線程池內(nèi)繼續(xù)添加線程;
  • 線程池的狀態(tài)變?yōu)?code>SHUTDOWN狀態(tài);
  • 所有在調(diào)用shutdown()方法之前提交到ExecutorSrvice的任務(wù)都會執(zhí)行;
  • 一旦所有線程結(jié)束執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)荐捻，ExecutorService才會真正關(guān)閉黍少。

• shutdownNow():

  • 該方法返回尚未執(zhí)行的 task 的 List;
  • 線程池的狀態(tài)變?yōu)?code>STOP狀態(tài);
  • 阻止所有正在等待啟動的任務(wù),并且停止當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù);
  • 線程池不再接受新的任務(wù)，但是仍然會將任務(wù)隊列中已有的任務(wù)執(zhí)行完畢处面。

• awaitTermination:

  • 設(shè)置定時任務(wù)厂置，代碼內(nèi)的意思為 2s 后檢測線程池內(nèi)的線程是否均執(zhí)行完畢（就像老師告訴學(xué)生，“最后給你 2s 鐘時間把作業(yè)寫完”）魂角，若沒有執(zhí)行完畢昵济，則調(diào)用shutdownNow()方法。

• 常用的關(guān)閉的線程池的方法：

  • shutdown方法

  • awaitTermination方法

  • shutdownNow方法(發(fā)生異骋熬荆或者是Timeout的時候)

  • 代碼示例：

    private static final Random random = new Random(System.currentTimeMillis());
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(10, 20, 30, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(1), Thread::new, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
            IntStream.range(0, 20).forEach(i -> executorService.execute(() -> {
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(random.nextInt(10));
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " [" + i + "] finish done");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }));
            executorService.shutdown(); //標(biāo)記線程池中的線程访忿，當(dāng)所有的的線程都執(zhí)行完畢后，線程池關(guān)閉
            if (!executorService.awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS)) {
                //如果超時還有線程沒有結(jié)束則強(qiáng)制關(guān)閉正在工作的線程斯稳，并且關(guān)閉線程池
                executorService.shutdownNow();
            }
            System.out.println("===============has Shutdowned========== ");
        }
    

線程池拒絕策略--RejectedExecutionHandler

• AbortPolicy ：

  • 當(dāng)線程池滿了的時候海铆，直接拒接當(dāng)前提交任務(wù)當(dāng)任務(wù)添加到線程池中被拒絕時，它將拋出 RejectedExecutionException異常 挣惰。

• **CallerRunsPolicy **:

  • 當(dāng)任務(wù)添加到線程池中被拒絕時卧斟，會在調(diào)用該execute方法中進(jìn)行該任務(wù)的執(zhí)行系草，如main線程。

• DiscardOldestPolicy：

  • 當(dāng)任務(wù)添加到線程池中被拒絕時唆涝，線程池會放棄等待隊列中最久的未處理任務(wù)找都，然后將被拒絕的任務(wù)添加到等待隊列中。

• DiscardPolicy (不建議使用)：

• 當(dāng)任務(wù)添加到線程池中被拒絕時廊酣，線程池將丟棄被拒絕的任務(wù)能耻。

• Demo:

  public class RejectedExecutionExample {
      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  //        ExecutorService threadPool = RejectedExecutionHandlerTest(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());//直接拒絕,拋出 RejectedExecutionException異常
  //        ExecutorService threadPool = RejectedExecutionHandlerTest(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());// 當(dāng)任務(wù)添加到線程池中被拒絕時，會在線程池當(dāng)前正在運(yùn)行的Thread線程池中處理被拒絕的任務(wù)亡驰。
          ExecutorService threadPool = RejectedExecutionHandlerTest(new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());// 當(dāng)任務(wù)添加到線程池中被拒絕時晓猛，線程池會放棄等待隊列中最舊的未處理任務(wù)，然后將被拒絕的任務(wù)添加到等待隊列中凡辱。
  //        ExecutorService threadPool = RejectedExecutionHandlerTest(new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());//直接拒絕
          IntStream.range(0, 4).forEach(i -> threadPool.execute(() -> {
              System.out.println("Thread--> " + i + "  is working");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
              System.out.println("Thread--> " + i + "  work done");
          }));
          TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
          threadPool.execute(() -> System.out.println("Power By: " + Thread.currentThread().getName()));
          threadPool.shutdown();
          if (!threadPool.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS)) {
              threadPool.shutdownNow();
          }
      }
  
      public static ExecutorService RejectedExecutionHandlerTest(RejectedExecutionHandler handler) {
          return new ThreadPoolExecutor(1, 2, 30, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(2), Executors.defaultThreadFactory(), handler);
      }
  }