java多線程學習（六）—— 線程池

什麼是線程池

Java中的線程池是運用場景最多的併發框架，幾乎所有需要異步或併發執行任務的程序都可以使用線程池。在開發過程中，合理地使用線程池能夠帶來3個好處。
第一：降低資源消耗。通過重複利用已創建的線程降低線程創建和銷燬造成的消耗。
第二：提高響應速度。當任務到達時，任務可以不需要等到線程創建就能立即執行。
第三：提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無限制地創建，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，使用線程池可以進行統一分配、調優和監控。但是，要做到合理利用線程池，必須對其實現原理了如指掌。

線程池的分類

Java是天生就支持併發的語言，支持併發意味着多線程，線程的頻繁創建在高併發及大數據量是非常消耗資源的，因爲java提供了線程池。在jdk1.5以前的版本中，線程池的使用是及其簡陋的，但是在JDK1.5後，有了很大的改善。JDK1.5之後加入了java.util.concurrent包，java.util.concurrent包的加入給予開發人員開發併發程序以及解決併發問題很大的幫助。這篇文章主要介紹下併發包下的Executor接口，Executor接口雖然作爲一個非常舊的接口（JDK1.5 2004年發佈），但是很多程序員對於其中的一些原理還是不熟悉，因此寫這篇文章來介紹下Executor接口，同時鞏固下自己的知識。如果文章中有出現錯誤，歡迎大家指出。
Executor框架的最頂層實現是ThreadPoolExecutor類，Executors工廠類中提供的newScheduledThreadPool、newFixedThreadPool、newCachedThreadPool方法其實也只是ThreadPoolExecutor的構造函數參數不同而已。通過傳入不同的參數，就可以構造出適用於不同應用場景下的線程池
通過 Executor 來創建四種線程的源碼分析，四種線程都是通過 ThreadPoolExecutor 類的構造方法來進行創建的，同樣，我們也可以通過 ThreadPoolExecutor 類來自定義線程池，下面簡單分析一下 ThreadPoolExecutor 類的構造方法的參數：

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

corePoolSize：核心線程池的大小，在線程池被創建之後，其實裏面是沒有線程的。（當然，調用prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法會預創建線程，而不用等着任務的到來）。當有任務進來的時候，纔會創建線程。當線程池中的線程數量達到corePoolSize之後，就把任務放到 緩存隊列當中。（就是 workQueue）。

maximumPoolSize：最大線程數量是多少。它標誌着這個線程池的最大線程數量。如果沒有最大數量，當創建的線程數量達到了 某個極限值，到最後內存肯定就爆掉了。

keepAliveTime：當線程沒有任務時，最多保持的時間，超過這個時間就被終止了。默認情況下，只有 線程池中線程數量 大於 corePoolSize時，keepAliveTime值纔會起作用。也就說說，只有在線程池線程數量超出corePoolSize了。我們纔會把超時的空閒線程給停止掉。否則就保持線程池中有 corePoolSize 個線程就可以了。

Unit：參數keepAliveTime的時間單位，就是 TimeUnit類當中的幾個屬性。

workQueue：用來存儲待執行任務的隊列，不同的線程池它的隊列實現方式不同（因爲這關係到排隊策略的問題）比如有以下幾種
ArrayBlockingQueue：基於數組的隊列，創建時需要指定大小。
LinkedBlockingQueue：基於鏈表的隊列，如果沒有指定大小，則默認值是 Integer.MAX_VALUE。（newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor使用的就是這種隊列）。
SynchronousQueue：這種隊列比較特殊，因爲不排隊就直接創建新線程把任務提交了。（newCachedThreadPool使用的就是這種隊列）。
這些都是阻塞式隊列，具體詳情： https://blog.csdn.net/weixin_43231076/article/details/90384023

threadFactory:線程工廠，用來創建線程。

Handler：拒絕執行任務時的策略，一般來講有以下四種策略，
（1） ThreadPoolExecutor.AbortPolicy 丟棄任務，並拋出 RejectedExecutionException 異常。
（2） ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：該任務被線程池拒絕，由調用 execute方法的線程執行該任務。
（3） ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy ： 拋棄隊列最前面的任務，然後重新嘗試執行任務。
（4） ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy，丟棄任務，不過也不拋出異常。

通過Executor創建四種線程池的方式

// 無限大小線程池 jvm自動回收
ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

//創建一個定長線程池，可控制線程最大併發數，超出的線程會在隊列中等待
ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

//創建一個定長線程池，支持定時及週期性任務執行
ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int temp = i;
newScheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println(“i:” + temp);
}
}, 3, TimeUnit.SECONDS);
}
表示線程延遲3秒啓動

//創建一個單線程化的線程池，它只會用唯一的工作線程來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行
ExecutorService newSingleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

線程池原理剖析

提交一個任務到線程池中，線程池的處理流程如下：
（1），如果當前線程池線程數目小於 corePoolSize（核心池還沒滿呢），那麼就創建一個新線程去處理任務。
（2），如果核心池已經滿了，來了一個新的任務後，會嘗試將其添加到任務隊列中，如果成功，則等待空閒線程將其從隊列中取出並且執行，如果隊列已經滿了，則繼續下一步。
（3），此時，如果線程池線程數量 小於 maximumPoolSize，則創建一個新線程執行任務，否則，那就說明線程池到了最大飽和能力了，沒辦法再處理了，此時就按照拒絕策略來處理。（就是構造函數當中的Handler對象）。
（4），如果線程池的線程數量大於corePoolSize，則當某個線程的空閒時間超過了keepAliveTime，那麼這個線程就要被銷燬了，直到線程池中線程數量不大於corePoolSize爲止。