Java進階07-線程池

線程池

定義

1. 線程池是什麼？

線程池顧名思義就是事先創建若干個可執行的線程放入一個池（容器）中，需要的時候從池中獲取線程不用自行創建，使用完畢不需要銷燬線程而是放回池中，從而減少創建和銷燬線程對象的開銷。

線程池是一種多線程處理形式，處理過程中將任務添加到隊列，然後在創建線程後自動啓動這些任務。

多線程的異步執行方式，雖然能夠最大限度發揮多核計算機的計算能力，但是如果不加控制，反而會對系統造成負擔。線程本身也要佔用內存空間，大量的線程會佔用內存資源並且可能會導致Out of Memory。即便沒有這樣的情況，大量的線程回收也會給GC帶來很大的壓力。

爲了避免重複的創建線程，線程池的出現可以讓線程進行復用。通俗點講，當有工作來，就會向線程池拿一個線程，當工作完成後，並不是直接關閉線程，而是將這個線程歸還給線程池供其他任務使用。

使用

1. 線程池創建

線程池概念來源於Java中的Executor,它是一個接口，還有一個子類接口ExecutorService，一個抽象類AbstractExecutorService，真正的實現類爲ThreadPoolExecutor。ThreadPoolExecutor的構造函數提供了一系列參數來配置線程池。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

下面解釋這些參數的含義：

1. corePoolSize：
核心池的大小，這個參數跟後面講述的線程池的實現原理有非常大的關係。在創建了線程池後，默認情況下，線程池中並沒有任何線程，而是等待有任務到來才創建線程去執行任務，除非調用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，從這2個方法的名字就可以看出，是預創建線程的意思，即在沒有任務到來之前就創建corePoolSize個線程或者一個線程。默認情況下，在創建了線程池後，線程池中的線程數爲0，當有任務來之後，就會創建一個線程去執行任務，當線程池中的線程數目達到corePoolSize後，就會把到達的任務放到緩存隊列當中。

2. maximumPoolSize：
線程池最大線程數，這個參數也是一個非常重要的參數，它表示在線程池中最多能創建多少個線程。

3. keepAliveTime： 表示線程沒有任務執行時最多保持多久時間會終止。默認情況下，只有當線程池中的線程數大於corePoolSize時，keepAliveTime纔會起作用，直到線程池中的線程數不大於corePoolSize，即當線程池中的線程數大於corePoolSize時，如果一個線程空閒的時間達到keepAliveTime，則會終止，直到線程池中的線程數不超過corePoolSize。但是如果調用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在線程池中的線程數不大於corePoolSize時，keepAliveTime參數也會起作用，直到線程池中的線程數爲0。

3. unit：
TimeUnit枚舉類型的值，代表keepAliveTime時間單位，可以取下列值：

    TimeUnit.DAYS; //天
　　TimeUnit.HOURS; //小時
　　TimeUnit.MINUTES; //分鐘
　　TimeUnit.SECONDS; //秒
　　TimeUnit.MILLISECONDS; //毫秒
　　TimeUnit.MICROSECONDS; //微妙
　　TimeUnit.NANOSECONDS; //納秒

4. workQueue： 一個阻塞隊列，用來存儲等待執行的任務，這個參數的選擇也很重要，會對線程池的運行過程產生重大影響，一般來說，這裏的阻塞隊列有以下幾種選擇

    ArrayBlockingQueue;
　　LinkedBlockingQueue;
　　SynchronousQueue;

ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用較少，一般使用LinkedBlockingQueue和Synchronous。線程池的排隊策略與BlockingQueue有關。

5. threadFactory： 線程工廠，是用來創建線程的。默認new Executors.DefaultThreadFactory();

6. handler: 線程拒絕策略。當創建的線程超出maximumPoolSize，且緩衝隊列已滿時，新任務會拒絕，有以下取值：

    ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務並拋出RejectedExecutionException異常。 
　　ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丟棄任務，但是不拋出異常。 
　　ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務，然後重新嘗試執行任務（重複此過程）
　　ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由調用線程處理該任務

Java通過Executors工廠類提供四種線程池，分別爲：

newCachedThreadPool
可緩存線程池，先查看池中有沒有以前建立的線程，如果有，就直接使用。如果沒有，就建一個新的線程加入池中，緩存型池子通常用於執行一些生存期很短的異步型任務

// 可緩存線程池
		ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
		threadPool.execute(mTestRunnable);

newFixedThreadPool 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。

// 創建一個可重用固定個數的線程池
		ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
		threadPool.execute(mTestRunnable);

newScheduledThreadPool 創建一個定長線程池，支持定時及週期性任務執行。

// 定長線程池
		ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
		println("定時執行");
		threadPool.schedule(mTestRunnable, 1, TimeUnit.SECONDS);

newSingleThreadExecutor 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。
例如：

public static void main(String[] args) {
		//
		ExecutorService threadPool=Executors.newSingleThreadExecutor();
		
		threadPool.execute(mTestRunnable);
	}
	
	private static Runnable mTestRunnable=new Runnable() {
		
		@Override
		public void run() {
			println("測試線程池-----");
		}
	};