什麼是線程池——第一篇

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。

線程池的三個好處：

1. 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。

2. 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。

3. 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。

線程池的實現原理：

主要處理流程：

1. 線程池判斷核心線程池裏的線程是否都在執行任務。如果不是，則創建一個新的工作
   線程來執行任務。如果核心線程池裏的線程都在執行任務，則進入下個流程。
2. 線程池判斷工作隊列是否已經滿。如果工作隊列沒有滿，則將新提交的任務存儲在這 個工作隊列裏。如果工作隊列滿了，則進入下個流程。
3. 線程池判斷線程池的線程是否都處於工作狀態。如果沒有，則創建一個新的工作線程 來執行任務。如果已經滿了，則交給飽和策略來處理這個任務。

ThreadPoolExecutor執行execute方法分下面4種情況。

1）如果當前運行的線程少於corePoolSize，則創建新線程來執行任務（注意，執行這一步驟
需要獲取全局鎖）。

2）如果運行的線程等於或多於corePoolSize，則將任務加入BlockingQueue。

3）如果無法將任務加入BlockingQueue（隊列已滿），則創建新的線程來處理任務（注意，執行這一步驟需要獲取全局鎖）。

4）如果創建新線程將使當前運行的線程超出maximumPoolSize，任務將被拒絕，並調用
RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

ThreadPoolExecutor採取上述步驟的總體設計思路，是爲了在執行execute()方法時，儘可能地避免獲取全局鎖（那將會是一個嚴重的可伸縮瓶頸）。

在ThreadPoolExecutor完成預熱之後（當前運行的線程數大於等於corePoolSize），幾乎所有的execute()方法調用都是執行步驟2，而步驟2不需要獲取全局鎖。

RejectedExecutionHandler（飽和策略）：當隊列和線程池都滿了，說明線程池處於飽和狀態，那麼必須採取一種策略處理提交的新任務。這個策略默認情況下是AbortPolicy，表示無法處理新任務時拋出異常。在JDK 1.5中Java線程池框架提供了以下4種策略。

• AbortPolicy：直接拋出異常。
• CallerRunsPolicy：只用調用者所在線程來運行任務。
• DiscardOldestPolicy：丟棄隊列裏最近的一個任務，並執行當前任務。
• DiscardPolicy：不處理，丟棄掉。
  當然，也可以根據應用場景需要來實現RejectedExecutionHandler接口自定義策略。如記錄
  日誌或持久化存儲不能處理的任務。

線程池的創建

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime,
milliseconds,runnableTaskQueue, handler);

參數講解

• corePoolSize（線程池的基本大小）：當提交一個任務到線程池時，線程池會創建一個線
  程來執行任務，即使其他空閒的基本線程能夠執行新任務也會創建線程，等到需要執行的任
  務數大於線程池基本大小時就不再創建。如果調用了線程池的prestartAllCoreThreads()方法，
  線程池會提前創建並啓動所有基本線程。

• maximumPoolSize（線程池最大數量）：線程池允許創建的最大線程數。如果隊列滿了，並且已創建的線程數小於最大線程數，則線程池會再創建新的線程執行任務。值得注意的是，如果使用了無界的任務隊列這個參數就沒什麼效果。

• •keepAliveTime（線程活動保持時間）：線程池的工作線程空閒後，保持存活的時間。所以，
  如果任務很多，並且每個任務執行的時間比較短，可以調大時間，提高線程的利用率。

• TimeUnit（線程活動保持時間的單位）：可選的單位有天（DAYS）、小時（HOURS）、分鐘
  （MINUTES）、毫秒（MILLISECONDS）、微秒（MICROSECONDS，千分之一毫秒）和納秒
  （NANOSECONDS，千分之一微秒）。

• runnableTaskQueue（任務隊列）：用於保存等待執行的任務的阻塞隊列。可以選擇以下幾個阻塞隊列。

  1. ArrayBlockingQueue：是一個基於數組結構的有界阻塞隊列，此隊列按FIFO（先進先出）原 則對元素進行排序。

  2. LinkedBlockingQueue：一個基於鏈表結構的阻塞隊列，此隊列按FIFO排序元素，吞吐量通
     常要高於ArrayBlockingQueue。靜態工廠方法Executors.newFixedThreadPool()使用了這個隊列。

  3. SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列。每個插入操作必須等到另一個線程調用
     移除操作，否則插入操作一直處於阻塞狀態，吞吐量通常要高於Linked-BlockingQueue，靜態工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個隊列。

  4. PriorityBlockingQueue：一個具有優先級的無限阻塞隊列。

• ThreadFactory：用於設置創建線程的工廠，可以通過線程工廠給每個創建出來的線程設置更有意義的名字。使用開源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速給線程池裏的線程設置有意義的名字，代碼如下。

new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task-%d").build();