線程池的使用和簡單原理

參考文獻：

• Android 多線程： 完全解析線程池ThreadPool原理&使用
• Android開發——Android中常見的4種線程池（保證你能看懂並理解）
• Java併發編程：線程池的使用
  

1 簡介

 除了①線程池，使用線程還有三種方式，分別是 ②繼承Thread類 ③實現Runnable接口④實現Callable接口，這三種方式最後都需要新建和銷燬線程。在實際的高併發場景下，往往線程數多，每個線程執行任務耗時短。上面三種新建線程的方式，新建和銷燬線程的時間消耗經常會比實際執行任務的耗時還要長，導致提交的任務不能立即響應執行，並且新建和銷燬線程往往有一定的資源消耗；其次創建新線程的方式線程缺乏統一管理，容易出現線程阻塞的情況。所以這裏我們引入了一種複用線程執行任務的方式-線程池，減少新建線程的次數。
 首先說說“任務”的概念，實現Runnable或Callable接口創建的對象只能當做一個可以在線程中運行的任務，不是真正意義上的線程，所以最後還需要通過 Thread 來調用。可以說任務是通過線程驅動從而執行的。

2 原理

2.1 內部邏輯結構

2.2 核心參數

參數	意義	說明
corePoolSize	核心線程數	默認情況，核心線程會一直存活，包括空閒狀態
maximumPoolSize	(能容納)最大線程數	當已提交的任務數大於等於該值，後面新提交的任務會使用拒絕策略handler
keepAliveTime	非核心線程閒時存活期	超過該時長，處於閒置狀態的非核心線程會被回收(當allowCoreThreadTimeOut(true)時，keepAliveTime也適用於核心線程)
unit	keepAliveTime單位	TimeUnit.DAYS; TimeUnit.HOURS;TimeUnit.MINUTES; TimeUnit.SECONDS;TimeUnit.MILLISECONDS;TimeUnit.MICROSECONDS;
workQueue	任務隊列	當corePoolSize個核心線程都運行時，新來的任務就放到這個隊列裏等待執行(就緒狀態)
threadFactor	線程工廠接口	爲線程池創建新線程

 ThreadPoolExecutor類是線程池中最重要的類，可以通過在該類實例化時配置不同的參數傳入構造器，來實現自定義線程池；

		// 創建線程池對象，通過 構造方法 配置核心參數
   Executor executor = new ThreadPoolExecutor( CORE_POOL_SIZE,MAXIMUM_POOL_SIZE,KEEP_ALIVE,
                                     			TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue,sThreadFactory );

		// 構造函數
    public ThreadPoolExecutor (int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,
                               TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable workQueue>,
                               ThreadFactory threadFactory )

2.3 任務執行邏輯

 補充說明：

• 處理任務優先級：核心線程 > 任務隊列 > 非核心線程 > 拒絕策略handler；
• 非核心線程空閒時間超過存活期keepAliveTime，就會被回收；一般情況，核心線程即使閒置也不會被回收；(除非當allowCoreThreadTimeOut(true)時，keepAliveTime也適用於核心線程)
• 一般情況，線程池剛創建時，其中是沒有線程的，只有新任務到來，纔會創建線程執行該任務；

​ 對於線程池、核心線程、非核心線程自己的通俗理解：

​ 線程池看成一個公司，核心線程可以看成是看成是公司的正式員工，非核心線程可以看成是實習生；無論是正式員工還是實習生在同一時刻只能執行一個任務。當有新任務時，老闆首先找正式員工幹活；如果正式員工都在幹活時繼續來新任務，那麼多餘任務就放到一個任務隊列裏，等有正式員工閒下來後接着幹新任務；如果任務較多，超出正式員工能處理的數量，這時老闆就考慮招幾個實習生來幹活，實習生處理任務隊列滿了之後新來的任務。如果任務太多了，那麼老闆就不再接單了，拒絕處理新來的任務。

​ 一般情況，正式員工有任務到來就幹活，沒任務就空閒，不會被裁；實習生有任務到來就幹活，沒任務就空閒，空閒的時間太長了，老闆不養閒人，就把這個實習生裁了。

3 基本使用

	 // 1.創建線程池,通過配置核心參數，從而實現自定義線程池
   Executor threadPool = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,MAXIMUM_POOL_SIZE,KEEP_ALIVE,
                                  TimeUnit.SECONDS,sPoolWorkQueue,sThreadFactory);
    // 注：在Java中，已內置4種常用線程池，下面會詳細說明

		// 2.向線程池提交任務：execute()，傳入Runnable對象
    threadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                ... // 線程執行任務
            }
        });

	// 3. 關閉線程池shutdown() 
  threadPool.shutdown();

 shutdown()和shutdownNow()區別：

• shutdown()：等待正在執行任務的線程執行完再關閉線程池；
• shutdownNow()：不等待立即關閉；

4 四類常用線程池

 根據參數的不同配置，Java內置了4種常用線程池，他們的參數已經配置好了：

• 定長線程池（FixedThreadPool）
• 定時線程池（ScheduledThreadPool ）
• 緩存線程池（CachedThreadPool）
• 單例線程池（SingleThreadExecutor）

4.1 定長線程池FixedThreadPool

• 特點：只有核心線程 & 不會被回收、線程數固定、任務隊列無大小限制；

• 應用場景：控制線程池最大併發數;

//創建 定長線程池 對象 & 設置線程池線程數固定爲3
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
//向線程池提交任務：execute()
fixedThreadPool.execute(() -> System.out.println("定長線程池->執行任務啦"));
//關閉線程池
fixedThreadPool.shutdown();

4.2 定時線程池ScheduledThreadPool

• 特點：核心線程數固定、非核心線程數無限制（閒時立刻回收）；

• 應用場景：執行定時 / 週期性 任務

//創建 定時線程池 對象 & 設置線程池核心線程數固定爲5
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
//創建好Runnable類線程對象 & 需執行的任務
Runnable task1 = () -> System.out.println("定時線程池->執行任務啦");
// 向線程池提交任務：schedule（）
scheduledThreadPool.schedule(task1, 1, TimeUnit.SECONDS); // 延遲1s後執行任務
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(task1,10,1000,TimeUnit.MILLISECONDS);// 延遲10ms後、每隔1000ms執行任務
//關閉線程池
scheduledThreadPool.shutdown();

4.3 緩存線程池CachedThreadPool

• 特點：只有非核心線程、線程數無限制；靈活回收空閒線程（具備超時機制，全部回收時幾乎不佔系統資源）；無線程可用時新建線程；
• 應用場景：執行數量多、耗時少任務

// 創建 可緩存線程池 對象
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
//向線程池提交任務1：execute（）
cachedThreadPool.execute(() -> System.out.println("可緩存線程池-執行任務1"));
//向線程池提交任務2：execute（）；複用線程
cachedThreadPool.execute(() -> System.out.println("可緩存線程池-執行任務2"));
//關閉線程池
cachedThreadPool.shutdown();

4.4 單例線程池SingleThreadExecutor

• 特點：只有一個核心線程，保證所有任務按順序在一個線程中執行，不存在線程安全問題；

• 應用場景：適合單線程任務；不適合必須使用多線程的耗時任務，如數據庫操作、文件操作等；

//創建 單例線程池
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
//向線程池提交任務：execute（）
singleThreadExecutor.execute(() -> System.out.println("單例線程池-執行任務啦"));
//關閉線程池
singleThreadExecutor.shutdown();

4.5 對比

線程池類型	池內 線程類型	池內 線程數	處理特點	應用場景	BlockingQueue
定長線程池FixedThreadPool	核心線程	核心線程數固定	①核心線程不被回收②任務隊列大小無限制	控制線程池最大併發數	LinkedBlockingQueue
定時線程池ScheduledThreadPool	核心線程,非核心線程，	核心線程數固定,非核心線程數無限制	非核心線程閒時立刻回收(keepAliveTime爲0)	執行定時 / 週期性任務	DelayedWorkQueue
緩存線程池CachedThreadPool	非核心線程	非核心線程數無限制	①有閒置線程，複用線程；否則新建線程；②一般，提交任務立刻執行③非核心線程閒時靈活回收	執行數量多、耗時少任務	SynchronousQueue
單例線程池SingleThreadExecutor	核心線程	1個核心線程	①所有任務按FIFO順序在一個線程中執行②不存在線程安全問題	適合單線程任務；不適合必須使用多線程的耗時任務	LinkedBlockingQueue

5 總結