线程池的使用

1.线程池使用场景

java中经常需要用到多线程来处理一些业务，我们非常不建议单纯使用继承Thread或者实现Runnable接口的方式来创建线程，那样势必有创建及销毁线程耗费资源、线程上下文切换问题。同时创建过多的线程也可能引发资源耗尽的风险，这个时候引入线程池比较合理，方便线程任务的管理。java中涉及到线程池的相关类均在jdk1.5开始的java.util.concurrent包中，涉及到的几个核心类及接口包括：Executor、Executors、ExecutorService、ThreadPoolExecutor、FutureTask、Callable、Runnable等。

线程池可以：

加快请求响应（响应时间优先）

加快处理大任务（吞吐量优先）

使用过程

//创建线程池
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3, 10, 30, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<>());
//向线程池提交任务 无返回值
threadPoolExecutor.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {

    }
});

//向线程池提交任务 有返回值
Future<String> submit = threadPoolExecutor.submit(new Callable<String>() {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        System.out.println("threadPoolExecutor submit");
        return "null";
    }
});

//返回任务的执行结果
try {
    Object o = submit.get();
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
    e.printStackTrace();
}
//关闭线程池
threadPoolExecutor.shutdown();

线程池的创建

线程池可以自动创建也可以手动创建，

自动创建

自动创建体现在Executors工具类中，常见的可以创建newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newSingleThreadExecutor、newScheduledThreadPool；

//自动创建不同类型的线程池，使用Executors类，指定的参数比较少
//手动创建使用 ThreadPoolExecutor ，可以指定多个参数

//创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行
ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(10);
scheduledExecutorService.schedule(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("延迟四秒执行");
    }
},4, TimeUnit.SECONDS);


scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("延迟1S后，每隔3秒执行一");
    }
},1,3,TimeUnit.SECONDS);

//返回一个线程池（这个线程池只有一个线程）,这个线程池可以在线程死后（或发生异常时）
// 重新启动一个线程来替代原来的线程继续执行下去
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();

//创建一个可重用固定线程数的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程
ExecutorService executorService1 = Executors.newFixedThreadPool(3);

//创建一个可根据需要创建新线程的线程池，但是在以前构造的线程可用时将重用它们
ExecutorService executorService2 = Executors.newCachedThreadPool();

手动创建

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3, 10, 30, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(4), Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());

手动创建体现在可以灵活设置线程池的各个参数，体现在代码中即ThreadPoolExecutor类构造器上各个实参的不同：

/**
 * 手动创建线程池
 *	corePoolSize：核心线程数，也是线程池中常驻的线程数，线程池初始化时默认是没有线程的，当任务来临时才开始创建线程去执行任务
 *	maximumPoolSize：最大线程数，在核心线程数的基础上可能会额外增加一些非核心线程，需要注意的是只有当workQueue队列填满时才会创建多于corePoolSize的线程(线程池总线程数不超过maxPoolSize)
 *	keepAliveTime：非核心线程的空闲时间超过keepAliveTime就会被自动终止回收掉，注意当corePoolSize=maxPoolSize时，keepAliveTime参数也就不起作用了(因为不存在非核心线程)；
 *	unit：keepAliveTime的时间单位
 *	workQueue：用于保存任务的队列，可以为无界、有界、同步移交new SynchronousQueue<>()三种队列类型之一，当池子里的工作线程数大于corePoolSize时，这时新进来的任务会被放到队列中
 *	threadFactory：创建线程的工厂类，默认使用Executors.defaultThreadFactory()，也可以使用guava库的ThreadFactoryBuilder来创建
 *	handler：线程池无法继续接收任务(队列已满且线程数达到maximunPoolSize)时的饱和策略，取值有AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardOldestPolicy、DiscardPolicy
 */
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3, 10, 30, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<>());

workQueue队列

SynchronousQueue(同步移交队列)：队列不作为任务的缓冲方式，可以简单理解为队列长度为零
LinkedBlockingQueue(无界队列)：队列长度不受限制，当请求越来越多时(任务处理速度跟不上任务提交速度造成请求堆积)可能导致内存占用过多或OOM
ArrayBlockintQueue(有界队列)：队列长度受限，当队列满了就需要创建多余的线程来执行任务

handler拒绝策略

AbortPolicy：中断抛出异常
DiscardPolicy：默默丢弃任务，不进行任何通知
DiscardOldestPolicy：丢弃掉在队列中存在时间最久的任务
CallerRunsPolicy：让提交任务的线程去执行任务(对比前三种比较友好一丢丢)

关闭线程池

shutdownNow()：立即关闭线程池(暴力)，正在执行中的及队列中的任务会被中断，同时该方法会返回被中断的队列中的任务列表
shutdown()：平滑关闭线程池，正在执行中的及队列中的任务能执行完成，后续进来的任务会被执行拒绝策略
isTerminated()：当正在执行的任务及对列中的任务全部都执行（清空）完就会返回true

线程池线程复用原理

1.线程池里执行的是任务,核心逻辑在ThreadPoolExecutor类的execute方法中,同时ThreadPoolExecutor中维护了HashSet<Worker> workers;
2.addWorker()方法来创建线程执行任务,如果是核心线程的任务,会赋值给Worker的firstTask属性;
3.Worker实现了Runnable,本质上也是任务,核心在run()方法里;
4.run()方法的执行核心runWorker(),自旋拿任务while (task != null || (task = getTask()) != null)),task是核心线程Worker的firstTask或者getTask();
5.getTask()的核心逻辑:
1.若当前工作线程数量大于核心线程数->说明此线程是非核心工作线程,通过poll()拿任务,未拿到任务即getTask()返回null,然后会在processWorkerExit(w, completedAbruptly)方法释放掉这个非核心工作线程的引用;
2.若当前工作线程数量小于核心线程数->说明此时线程是核心工作线程,通过take()拿任务
3.take()方式取任务,如果队列中没有任务了会调用await()阻塞当前线程,直到新任务到来,所以核心工作线程不会被回收; 当执行execute方法里的workQueue.offer(command)时会调用Condition.singal()方法唤醒一个之前阻塞的线程,这样核心线程即可复用

Callable和Runnable

Runnable和Callable都可以理解为任务，里面封装着任务的具体逻辑，提交给线程池执行，区别在于Runnable任务执行没有返回值，且Runnable任务逻辑中不能通过throws抛出cheched异常(但是可以try catch)，而Callable可以获取到任务的执行结果返回值且抛出checked异常。