背景

作為幾年工作經(jīng)驗(yàn)的java程序員肯定知道java中通過(guò)線程池來(lái)調(diào)度線程的。線程池分為幾種需五，為什么會(huì)設(shè)計(jì)這幾種線程池各自的實(shí)現(xiàn)算法是什么讼撒，適用場(chǎng)景是什么？這些疑問(wèn)其實(shí)是脫離java語(yǔ)言摹闽，其他語(yǔ)言設(shè)計(jì)線程池也會(huì)遇到同樣的問(wèn)題蹄咖。所以這里對(duì)這線程池設(shè)計(jì)原理需要考慮的方面進(jìn)行分析。

線程池的作用

1.線程池即預(yù)先創(chuàng)建線程的技術(shù)付鹿，一個(gè)線程執(zhí)行完后重新放回不會(huì)銷毀掉提高了線程的利用率澜汤。
2.由于我們要使用線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候直接從線程池中去現(xiàn)成的所以提高了程序的相應(yīng)速度蚜迅。
3.線程池可以對(duì)里面的線程進(jìn)行管理，至于如何管理XXXX（如何銷毀線程俊抵、如何結(jié)束線程狀態(tài)等等）谁不。

創(chuàng)建線程池需要考慮的

從這里我們知道線程池的一些基本配置參數(shù)。比如 線程池的大小徽诲，執(zhí)行任務(wù)隊(duì)列刹帕，線程池滿了新任務(wù)的執(zhí)行策略，工作線程空閑后存活時(shí)間（如果想提高線程利用率提議調(diào)大該時(shí)間）谎替。
所以它的構(gòu)造函數(shù)為：

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

這里為什么有一個(gè)corePoolSize和maximumPoolSize呢偷溺？ 級(jí)別關(guān)系是 coreSize -> 隊(duì)列 ->(無(wú)法使用隊(duì)列則創(chuàng)建新線程) maximumPoolSize。

a).corePoolSize意思是基本大小钱贯，比如線程池corePoolSize=10挫掏，而此時(shí)線程池里有5個(gè)線程且都是空閑的，由于還沒(méi)有達(dá)到corePoolSize秩命，如果提交一個(gè)任務(wù)會(huì)從線程池里選擇一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)砍濒。當(dāng)達(dá)到了corePoolSize時(shí)Executor默認(rèn)會(huì)先把任務(wù)添加進(jìn)隊(duì)列中，如果無(wú)法加入隊(duì)列則創(chuàng)建新線程直到達(dá)到maximumPoolSize硫麻。
b).maximumPoolSize使用場(chǎng)景爸邢，如果線程池里的線程數(shù)量達(dá)到了maximumPoolSize且其中的線程沒(méi)有空閑的。當(dāng)新任務(wù)到達(dá)的時(shí)候會(huì)新建線程拿愧，如果無(wú)限地創(chuàng)建會(huì)消耗系統(tǒng)的資源杠河，所以這里有一個(gè)maximumPoolSize參數(shù)，當(dāng)線程數(shù)量達(dá)到maximumPoolSize的時(shí)候即時(shí)沒(méi)有空閑線程了也不會(huì)重新創(chuàng)建線程浇辜。

不重新創(chuàng)建線程那怎么辦呢券敌？這就需要使用RejectedExecutionHandler（飽和策略）。現(xiàn)有的飽和策略有,策略分兩種執(zhí)行與不執(zhí)行：
對(duì)于不執(zhí)行的柳洋，我可能會(huì)有以下情況：a.丟棄 b.拋出異常 c.丟棄但是記錄日志或持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)（通過(guò)實(shí)現(xiàn)RejectedExecutionHandler接口來(lái)處理）待诅。

對(duì)于執(zhí)行該任務(wù)會(huì)有如下的情況：a.騰出空間，替換最老未執(zhí)行的任務(wù)熊镣。
1).丟棄該任務(wù) 2).丟棄最老未執(zhí)行的騰出空間執(zhí)行該任務(wù)

加入隊(duì)列的幾種情況

當(dāng)我們創(chuàng)建線程池需要指定隊(duì)列的時(shí)候必須卑雁，而不同隊(duì)列線程池會(huì)有不同的表現(xiàn)。
有3種常見(jiàn)的隊(duì)列：
a).ArrayBlockingQueue 有界隊(duì)列绪囱，創(chuàng)建時(shí)候必須制定大小(構(gòu)造函數(shù)要求制定)
b).LinkedBlockingQueue 無(wú)界隊(duì)列

 public LinkedBlockingQueue() {
 }

c).SynchronousQueue 同步隊(duì)列测蹲，每新增一個(gè)任務(wù)的線程必須等待另一個(gè)線程取出任務(wù)。 //還是不是很理解同步隊(duì)列怎么實(shí)現(xiàn)的背后的實(shí)現(xiàn)原理-怎么做到同步的鬼吵。
這3種隊(duì)列的使用場(chǎng)景是什么扣甲？
當(dāng)資源有限的時(shí)候使用有界隊(duì)列，使用有界隊(duì)列的過(guò)程中齿椅，隊(duì)列大小和最大池大小可能需要互相折衷琉挖。大隊(duì)列小線程池大小可以降低CPU使用率和線程之間的切換启泣。
使用無(wú)界隊(duì)列時(shí)候maxSize參數(shù)無(wú)用，因?yàn)楫?dāng)線程數(shù)超過(guò)coresize的時(shí)候會(huì)一直不停的往LinkedBlockingQueue里放示辈。這個(gè)可以用于web服務(wù)器訪問(wèn)量突發(fā)的情況寥茫。

線程池如何處理任務(wù)

這里講線程池如何提交任務(wù)，任務(wù)提交后如何跟蹤結(jié)果顽耳。
execute方式提交坠敷，這里沒(méi)有返回結(jié)果妙同。所以無(wú)法獲取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果射富。

public void execute(Runnable command) {
    ......
    addWorke(command,true)
    }

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
     w = new Worker(firstTask); //這里會(huì)把Runable接口包裝城worker接口
     works.add(w);
}

*addWorker 怎么判斷線程池已經(jīng)滿了涉及到二進(jìn)制操作，以后專門寫博客來(lái)闡述粥帚。

submit()方式提交可以通過(guò)future獲取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果胰耗，當(dāng)調(diào)用future.get()時(shí)候如果任務(wù)執(zhí)行未完成則會(huì)阻塞。

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

線程池如何關(guān)閉

線程池關(guān)閉的時(shí)候需要考慮其所處的狀態(tài)芒涡，即如果有任務(wù)未執(zhí)行完怎么辦柴灯？什么時(shí)候應(yīng)該關(guān)閉線程池。
常見(jiàn)的辦法就是一個(gè)個(gè)遍歷線程费尽，如果不等待執(zhí)行完就sotp停止線程或者中斷現(xiàn)在執(zhí)行的線程赠群。
線程池關(guān)閉的狀態(tài)中有幾個(gè)中間狀態(tài)可以根據(jù) 隊(duì)列只否有正在執(zhí)行的線程，有的話是否繼續(xù)執(zhí)行來(lái)劃分旱幼。
線程池的狀態(tài)有：Running 可以接收新的任務(wù)和執(zhí)行隊(duì)列任務(wù),shutdown 不接收新的任務(wù)和已有隊(duì)列任務(wù)還需要執(zhí)行,stop 不接收新任務(wù)且 已有隊(duì)列任務(wù)也停止（interrupt in-process task）,terminate 線程池已經(jīng)停止了
這里shutdown()與shutdownNow的區(qū)別就是shutdown只會(huì)interrputIdleWork查描，即只會(huì)終端沒(méi)有非運(yùn)行時(shí)的線程，正在執(zhí)行的線程等待執(zhí)行完柏卤。
代碼區(qū)別如下：

 public List<Runnable> shutdownNow() {
        List<Runnable> tasks;
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            checkShutdownAccess();
            advanceRunState(STOP);
            interruptWorkers();
            tasks = drainQueue();
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        tryTerminate();
        return tasks;
    }

public void shutdown() {
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            checkShutdownAccess();
            advanceRunState(SHUTDOWN);
            interruptIdleWorkers();
            onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        tryTerminate();
    }

使用篇

前面介紹了線程池的基本功能冬三，這里就對(duì)其如何使用進(jìn)行分析。
使用涉及到配置缘缚、啟動(dòng)勾笆、狀態(tài)監(jiān)控

線程池的配置選型

即對(duì)各種類型的任務(wù)使用什么樣的策略。我暫時(shí)想到的任務(wù)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)有桥滨，1.執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)短 2.優(yōu)先級(jí) 3.cpu型的還是IO型的 4.任務(wù)是否依賴其他特性

原則是對(duì)于CPU秘籍型的任務(wù)窝爪，線程池內(nèi)的線程不宜過(guò)多避免頻繁切換，可以設(shè)置為 N cpu+1
對(duì)于IO密集型的任務(wù)齐媒，線程池內(nèi)的線程可以設(shè)置為2*N cpu

對(duì)于優(yōu)先級(jí)可以使用PriorityBlockingQueue隊(duì)列酸舍，但是如果一直有高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)那么低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)永遠(yuǎn)執(zhí)行不了。

對(duì)于執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的（比如數(shù)據(jù)庫(kù)）需要一定時(shí)間才能返回所以空閑時(shí)間比較長(zhǎng)里初，這樣的話可以把線程數(shù)量設(shè)置大一些啃勉。

線程池的監(jiān)控

我們想監(jiān)控線程池所有線程是否執(zhí)行完，線程池里的線程使用狀態(tài)双妨，已經(jīng)完成的線程數(shù)淮阐。
ThreadPoolExecutor提供了一些變量來(lái)存儲(chǔ)線程池的狀態(tài)叮阅，比如taskCount(線程池),completedTaskCount，largestPoolSize（曾經(jīng)創(chuàng)建過(guò)的最大線程數(shù)）泣特。

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
       private int largestPoolSize;
       private long completedTaskCount;
}

寫完后的想法

1.通過(guò)從線程池的維度主動(dòng)檢索其知識(shí)來(lái)理解execute(),submit()方法浩姥，這種方式層次清晰，在信息維度就是從高緯往低維度去找是一種好的方式状您。
2.任何框架的描述都可以自己提出很多的問(wèn)題勒叠， 原理、結(jié)構(gòu)膏孟、如何使用等等眯分，通過(guò)這些提問(wèn)來(lái)掌握知識(shí)是一種很好的辦法，從另一角度來(lái)說(shuō)你能夠提出多少問(wèn)題你對(duì)這一領(lǐng)域抽象層次就了解多少柒桑。
3.至于各種線程池還沒(méi)有闡述分析等待下一篇吧弊决。