本人使用的jdk版本爲8。

1 爲什麼使用線程池

在開發過程中，合理地使用線程池能夠帶來3個好處。

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。
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。
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。

2 線程池的實現原理

當向線程池提交一個任務之後，線程池是如何處理這個任務的呢？下圖是使用ThreadPoolExecutor 調用 execute() 方法來執行一個提交過來的線程。

當執行execute()方法後，會出現下面四種情況（相關參數介紹見第3點）：

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）。
如果運行的線程等於或多於corePoolSize，則將任務加入BlockingQueue。
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）。
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()方法調用都是執行第二步，而第二步不需要獲取全局鎖。

3 線程池的使用

3.1 線程池的創建

我們可以通過ThreadPoolExecutor來創建一個線程池，當然並不僅限於這一種方式。

ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime,
                unit, workQueue, threadFactory, handler);

創建一個線程池時需要輸入幾個參數：

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）：當線程池中的線程數超過了corePoolSize，超出的那部分線程能夠空閒的最大時間，當空閒時間超出keepAliveTime，這些線程就會被回收。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。

還有一個成員變量boolean allowCoreThreadTimeOut，當該變量值爲true時（默認爲false），keepAliveTime也能影響到corePool內的線程。

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）
- 納秒（NANOSECONDS，千分之一微秒）
workQueue（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：
- 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。
- 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。
- 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LinkedBlockingQueue，靜態工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個隊列。
- 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();
```
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。

3.2 向線程池提交任務

可以使用兩個方法向線程池提交任務，分別爲execute()和submit()方法。

execute()方法用於提交不需要返回值的任務，所以無法判斷任務是否被線程池執行成功。通過以下代碼可知execute()方法輸入的任務是一個Runnable類的實例。
```
threadsPool.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
    }
});
```
submit()方法用於提交需要返回值的任務。線程池會返回一個future類型的對象，通過這個future對象可以判斷任務是否執行成功，並且可以通過future的get()方法來獲取返回值，get()方法會阻塞當前線程直到任務完成，而使用get(long timeout，TimeUnit unit)方法則會阻塞當前線程一段時間後立即返回，這時候有可能任務沒有執行完。
```
Future<Object> future = executor.submit(harReturnValuetask);
try {
    Object s = future.get();
} catch (InterruptedException e) {
    // 處理中斷異常
} catch (ExecutionException e) {
    // 處理無法執行任務異常
} finally {
    // 關閉線程池
    executor.shutdown();
}
```

3.3 關閉線程池

可以通過調用線程池的shutdown或shutdownNow方法來關閉線程池。
它們的原理是遍歷線程池中的工作線程，然後逐個調用線程的interrupt方法來中斷線程，所以無法響應中斷的任務可能永遠無法終止。
但是它們存在一定的區別：

shutdownNow首先將線程池的狀態設置成STOP，然後嘗試停止所有的正在執行或暫停任務的線程，並返回等待執行任務的列表，
shutdown只是將線程池的狀態設置成SHUTDOWN狀態，然後中斷所有沒有正在執行任務的線程。

只要調用了這兩個關閉方法中的任意一個，isShutdown方法就會返回true。當所有的任務都已關閉後，才表示線程池關閉成功，這時調用isTerminaed方法會返回true。
至於應該調用哪一種方法來關閉線程池，應該由提交到線程池的任務特性決定：

通常調用shutdown方法來關閉線程池。
如果任務不一定要執行完，則可以調用shutdownNow方法。

3.4 合理的配置線程池

要想合理地配置線程池，就必須首先分析任務特性，可以從以下幾個角度來分析：

任務的性質：CPU密集型任務、IO密集型任務和混合型任務。
任務的優先級：高、中和低。
任務的執行時間：長、中和短。
任務的依賴性：是否依賴其他系統資源，如數據庫連接。

性質不同的任務可以用不同規模的線程池分開處理：

CPU密集型任務應配置儘可能小的線程，如配置Ncpu+1個線程的線程池。
IO密集型任務線程並不是一直在執行任務，則應配置儘可能多的線程，如2*Ncpu。
混合型的任務，如果可以拆分，將其拆分成一個CPU密集型任務和一個IO密集型任務

優先級不同的任務可以使用優先級隊列PriorityBlockingQueue來處理。它可以讓優先級高的任務先執行。

3.5 線程池的監控

如果在系統中 大量使用線程池，則有必要 對線程池進行監控，方便在出現問題時，可以根據線程池的使用狀況快速定位問題。可以通過線程池提供的參數進行監控，在監控線程池的時候可以使用以下屬性：

taskCount：線程池需要執行的任務數量。
completedTaskCount：線程池在運行過程中已完成的任務數量，小於或等於taskCount。
largestPoolSize：線程池裏曾經創建過的最大線程數量。通過這個數據可以知道線程池是否曾經滿過。如該數值等於線程池的最大大小，則表示線程池曾經滿過。
getPoolSize：線程池的線程數量。如果線程池不銷燬的話，線程池裏的線程不會自動銷燬，所以這個大小隻增不減。
getActiveCount：獲取活動的線程數。

通過擴展線程池進行監控。可以通過繼承線程池來自定義線程池，重寫線程池的beforeExecute、afterExecute和terminated方法，也可以在任務執行前、執行後和線程池關閉前執行一些代碼來進行監控。例如，監控任務的平均執行時間、最大執行時間 和 最小執行時間 等。這幾個方法在線程池裏是空方法。

protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) { }

4 線程池狀態維護

通過一個原子整形變量（int類型，32位）來存儲線程池的狀態和已創建的線程個數。其中，第1~3位存線程池狀態，第4~29位存儲已創建的線程數量。

    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;         // 29
    private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;    // 0001111...1

    // 線程池的運行狀態，存儲在ctl的高3位上
    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;    // 11100...0
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;    // 00000...0
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;    // 00100...0
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;    // 01000...0
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;    // 01100...0

    // 獲取線程池狀態、已創建的線程個數、狀態元數據
    private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }
    private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }
    private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

線程池的運行狀態如下：

RUNNING：表示接受新的任務進入和執行隊列中的任務。
SHUTDOWN：不接受新的任務，但是會執行隊列中的任務。
STOP：不接受新的任務，不執行隊列中的任務，並且中斷正在執行的任務。
TIDYING：所有的任務已經終止，線程池中的工作線程數量爲0,。
TERMINATED：線程池的terminated()方法已經完成。

線程池的狀態轉換是有一定的順序的，在轉換過程中不必經歷上面所有狀態，具體轉換情況如下：

RUNNING -> SHUTDOWN：當執行shutdown()或finalize()方法。
RUNNING 或 SHUTDOWN -> STOP：當執行shutdownNow()方法。
SHUTDOWN -> TIDYING：都阻塞隊列和線程池都爲空。
STOP -> TIDYING：當線程池爲空。
TIDYING -> TERMINATED：當terminated()方法已經完成。

注：當線程池狀態編程TERMINATED時，因爲awaitTermination()方法而陷入等待的線程會直接返回。

【Executor框架】Java中的線程池（ThreadPoolExecutor實現原理、使用、狀態維護）

1 爲什麼使用線程池

2 線程池的實現原理

3 線程池的使用

3.1 線程池的創建

3.2 向線程池提交任務

3.3 關閉線程池

3.4 合理的配置線程池

3.5 線程池的監控

4 線程池狀態維護

Java 泛型小結

Java中的異常（checked異常和unchecked異常）

負數的二進制、二進制轉十六進制、Java中的運算符

【JUC阻塞隊列】ConcurrentLinkedQueue

【定時任務】時間輪算法

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結