Java多線程（6）-- 分工之線程池

? ? ? ?使用線程的時候就去創(chuàng)建一個線程，這樣實現(xiàn)起來非常簡便，但是就會有一個問題：

　　如果并發(fā)的線程數(shù)量很多，并且每個線程都是執(zhí)行一個時間很短的任務就結(jié)束了迹淌，這樣頻繁創(chuàng)建線程就會大大降低系統(tǒng)的效率，因為頻繁創(chuàng)建線程和銷毀線程需要時間己单。

　　那么有沒有一種辦法使得線程可以復用唉窃，就是執(zhí)行完一個任務，并不被銷毀纹笼，而是可以繼續(xù)執(zhí)行其他的任務纹份？在Java中可以通過線程池來達到這樣的效果。

合理利用線程池能夠帶來三個好處。第一：降低資源消耗蔓涧。通過重復利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的消耗件已。第二：提高響應速度。當任務到達時元暴，任務可以不需要的等到線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行篷扩。第三：提高線程的可管理性。線程是稀缺資源茉盏，如果無限制的創(chuàng)建鉴未，不僅會消耗系統(tǒng)資源，還會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性鸠姨，使用線程池可以進行統(tǒng)一的分配铜秆，調(diào)優(yōu)和監(jiān)控。

線程池繼承關系圖：

ThreadPoolExecutor享怀、AbstractExecutorService羽峰、ExecutorService和Executor幾個之間的關系：

　　Executor是一個頂層接口趟咆，在它里面只聲明了一個方法execute(Runnable)添瓷，返回值為void，參數(shù)為Runnable類型值纱，從字面意思可以理解鳞贷，就是用來執(zhí)行傳進去的任務的；

　　然后ExecutorService接口繼承了Executor接口虐唠，并聲明了一些方法：submit搀愧、invokeAll、invokeAny以及shutDown等疆偿，也提供了更加全面的提交任務機制咱筛，如返回Future而不是void的submit方法。注意杆故，這個方法的輸入是Callable迅箩，它解決了Runnable無法返回結(jié)果的困擾；

　　抽象類AbstractExecutorService實現(xiàn)了ExecutorService接口处铛，基本實現(xiàn)了ExecutorService中聲明的所有方法饲趋；

　　然后ThreadPoolExecutor繼承了類AbstractExecutorService。

? ? ? ?Java標準庫提供了幾種基礎實現(xiàn)撤蟆，比如ThreadPoolExecutor奕塑、ScheduledThreadPoolExecutor、ForkJoinPool家肯。這些線程池的設計特點在于其高度的可調(diào)節(jié)性和靈活性龄砰，以盡量滿足復雜多變的實際應用場景。

? ? ? ? Executors則從簡化使用的角度讨衣，為我們提供了各種方便的靜態(tài)工廠方法寝贡。

java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor類是線程池中最核心的一個類扒披，因此如果要透徹地了解Java中的線程池，必須先了解這個類圃泡。

public?ThreadPoolExecutor(int?corePoolSize, int?maximumPoolSize,long?keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueueworkQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler);

參數(shù)的含義：

corePoolSize：線程池的基本大小碟案。默認情況下，在創(chuàng)建了線程池后颇蜡，線程池中的線程數(shù)為0价说，當有任務來之后，就會創(chuàng)建一個線程去執(zhí)行任務风秤，當線程池中的線程數(shù)目達到corePoolSize后鳖目，就會把到達的任務放到緩存隊列當中；

maximumPoolSize：線程池中允許的最大線程數(shù)缤弦。如果隊列滿了领迈，并且已創(chuàng)建的線程數(shù)小于最大線程數(shù)，則線程池會再創(chuàng)建新的線程執(zhí)行任務碍沐。值得注意的是如果使用了無界的任務隊列這個參數(shù)就沒什么效果狸捅。注意還有一個largestPoolSize，記錄了曾經(jīng)出現(xiàn)的最大線程個數(shù)累提。因為setMaximumPoolSize()可以改變最大線程數(shù)尘喝。

poolSize：線程池中當前線程的數(shù)量。

keepAliveTime：表示線程沒有任務執(zhí)行時最多保持多久時間會終止斋陪。默認情況下朽褪，只有當線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時，keepAliveTime才會起作用无虚，直到線程池中的線程數(shù)不大于corePoolSize缔赠，即當線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時，如果一個線程空閑的時間達到keepAliveTime友题，則會終止嗤堰，直到線程池中的線程數(shù)不超過corePoolSize。但是如果調(diào)用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法咆爽，在線程池中的線程數(shù)不大于corePoolSize時梁棠，keepAliveTime參數(shù)也會起作用，直到線程池中的線程數(shù)為0斗埂；

workQueue（任務隊列）：用于保存等待執(zhí)行的任務的阻塞隊列符糊。可以選擇以下幾個阻塞隊列：

（1）ArrayBlockingQueue：是一個基于數(shù)組結(jié)構(gòu)的有界阻塞隊列呛凶，此隊列按 FIFO（先進先出）原則對元素進行排序男娄。

（2）LinkedBlockingQueue：一個基于鏈表結(jié)構(gòu)的阻塞隊列，此隊列按FIFO （先進先出）排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue模闲。其實也是有界隊列建瘫，但是不設置大小時就時Integer.MAX_VALUE。靜態(tài)工廠方法Executors.newFixedThreadPool()和Executors.newSingleThreadExecutor()使用了這個隊列尸折。

（3）SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列啰脚。每個插入操作必須等到另一個線程調(diào)用移除操作，否則插入操作一直處于阻塞狀態(tài)实夹，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue橄浓，靜態(tài)工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個隊列。

（4）PriorityBlockingQueue：一個具有優(yōu)先級得無界阻塞隊列亮航。

handler（任務拒絕策略）：

當線程池的任務緩存隊列已滿并且線程池中的線程數(shù)目達到maximumPoolSize荸实，如果還有任務到來就會采取任務拒絕策略，通常有以下四種策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務并拋出RejectedExecutionException異常缴淋。

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丟棄任務准给，但是不拋出異常。

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務重抖，然后重新嘗試執(zhí)行任務（重復此過程）

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由調(diào)用線程處理該任務

那么poolSize露氮、corePoolSize、maximumPoolSize三者的關系是如何的呢仇哆？

有界隊列：

當新提交一個任務時：

（1）如果poolSize < corePoolSize沦辙，新增加一個線程處理新的任務夫植。

（2）如果poolSize = corePoolSize讹剔，新任務會被放入阻塞隊列等待。

（3）如果阻塞隊列的容量達到上限详民，且這時poolSize < maximumPoolSize延欠，新增線程來處理任務。

（4）如果阻塞隊列滿了沈跨，且poolSize = maximumPoolSize由捎，那么線程池已經(jīng)達到極限，會根據(jù)飽和策略RejectedExecutionHandler拒絕新的任務饿凛。

（5）如果線程池中的線程數(shù)量大于 corePoolSize時狞玛，且某線程空閑時間超過keepAliveTime，線程將被終止涧窒，直至線程池中的線程數(shù)目不大于corePoolSize心肪；如果允許為核心池中的線程設置存活時間，那么核心池中的線程空閑時間超過keepAliveTime纠吴，線程也會被終止硬鞍。

無界隊列

與有界隊列相比，除非系統(tǒng)資源耗盡，否則無界的任務隊列不存在任務入隊失敗的情況固该。當有新的任務到來锅减，系統(tǒng)的線程數(shù)小于corePoolSize時，則新建線程執(zhí)行任務伐坏。當達到corePoolSize后怔匣，就不會繼續(xù)增加，若后續(xù)仍有新的任務加入桦沉，而沒有空閑的線程資源劫狠，則任務直接進入隊列等待。若任務創(chuàng)建和處理的速度差異很大永部，無界隊列會保持快速增長独泞，直到耗盡系統(tǒng)內(nèi)存。

https://blog.csdn.net/kusedexingfu/article/details/72491864

幾個工廠方法：

不過在java doc中苔埋，并不提倡我們直接使用ThreadPoolExecutor懦砂，而是使用Executors類中提供的幾個靜態(tài)方法來創(chuàng)建線程池：

Executors.newCachedThreadPool();??????? //創(chuàng)建一個線程池，容量大小為??? ?????

????????????????????????????????????????????????????????????????????Integer.MAX_VALUE

Executors.newSingleThreadExecutor();?? //創(chuàng)建容量為1的線程池

Executors.newFixedThreadPool(intnThreads);??? //創(chuàng)建固定容量大小的線程池

Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()和newScheduledThreadPool(int corePoolSize)??//創(chuàng)建的是一個ScheduledExecutorService组橄，可以進行定時或周期性的工作調(diào)度荞膘，區(qū)別在于單一工作線程還是多個工作線程。

Executors.newWorkStealingPool(intparallelism)????//這是一個經(jīng)常被人忽略的線程池玉工，Java8才加入這個創(chuàng)建方法羽资，其內(nèi)部會構(gòu)建ForkJoinPool，利用Work-Stealing算法遵班，并行的處理任務屠升，不保證處理順序。

實現(xiàn)細節(jié)：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {

??? return newThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,

?????????????????????????????????0L, TimeUnit.MILLISECONDS,

?????????????????????????????????new LinkedBlockingQueue());

}

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {

??? return newFinalizableDelegatedExecutorService

??????? (newThreadPoolExecutor(1, 1,

???????????????????????????????0L, TimeUnit.MILLISECONDS,

???????????????????????????????new LinkedBlockingQueue()));

}

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {

??? return newThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,

?????????????????????????????????60L, TimeUnit.SECONDS,

?????????????????????????????????new SynchronousQueue());

}

從它們的具體實現(xiàn)來看狭郑，它們實際上也是調(diào)用了ThreadPoolExecutor腹暖，只不過參數(shù)都已配置好了。

newFixedThreadPool創(chuàng)建的線程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的翰萨，它使用的LinkedBlockingQueue脏答；

newSingleThreadExecutor將corePoolSize和maximumPoolSize都設置為1，也使用的LinkedBlockingQueue亩鬼；

newCachedThreadPool將corePoolSize設置為0殖告，將maximumPoolSize設置為Integer.MAX_VALUE，使用的SynchronousQueue雳锋，也就是說來了任務就創(chuàng)建線程運行黄绩，當線程空閑超過60秒，就銷毀線程魄缚。

向線程池提交任務：

我們可以使用execute提交的任務宝与，但是execute方法沒有返回值焚廊，所以無法判斷任務知否被線程池執(zhí)行成功。通過以下代碼可知execute方法輸入的任務是一個Runnable類的實例习劫。

threadsPool.execute(new Runnable() {

??? @Override

??? public void run() {

??? // TODO Auto-generatedmethod stub

? ? }

});

我們也可以使用submit 方法來提交任務咆瘟，它會返回一個future,那么我們可以通過這個future來判斷任務是否執(zhí)行成功，通過future的get方法來獲取返回值诽里，

get方法會阻塞住直到任務完成袒餐，而使用get(long timeout, TimeUnit unit)方法則會阻塞一段時間后立即返回，這時有可能任務沒有執(zhí)行完谤狡。

try {

??? Object s = future.get();

??? } catch(InterruptedException e) {

??? //處理中斷異常

??? } catch(ExecutionException e) {

??? //處理無法執(zhí)行任務異常

??? } finally {

??? //關閉線程池

??? executor.shutdown();

}

線程池的關閉：

ThreadPoolExecutor提供了兩個方法灸眼，用于線程池的關閉，分別是shutdown()和shutdownNow()墓懂，其中：

shutdown()：不會立即終止線程池焰宣，而是要等所有任務緩存隊列中的任務都執(zhí)行完后才終止，但再也不會接受新的任務捕仔。

shutdownNow()：立即終止線程池匕积，并嘗試打斷正在執(zhí)行的任務，并且清空任務緩存隊列榜跌，返回尚未執(zhí)行的任務闪唆。

線程池的更多細節(jié)可參考：https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3932921.html