Java多线程--线程池

线程池优点：

1）降低线程创建和销毁线程造成的开销；

2）提高响应速度；任务到达时，相对于手工创建一个线程，直接从线程池中拿线程，速度肯定快很多；

3）提高线程可管理性；线程是稀缺资源，如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统稳定性，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控；

创建线程池

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                              int maximumPoolSize,                              long keepAliveTime,                              TimeUnit unit,                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);   }
1）corePoolSize:核心线程最大数量，线程池中常驻线程的最大数量；

2）maximumPoolSize:线程池中运行最大线程数(包括核心线程和非核心线程)

3）keepAliveTime:线程池中空闲线程（仅适用于非核心线程）所能存活的最长时间

4）unit:存活时间单位，与keepAliveTime搭配使用

5）workQueue：存放任务的阻塞队列

6）handler:线程池饱和策略

线程池执行流程

1）从流程角度



2）从结构角度



3）处理流程

判断线程池中核心线程数是否已达阈值corePoolSize，若否，则创建一个新核心线程执行任务若核心线程数已达阈值corePoolSize，判断阻塞队列workQueue是否已满，若未满，则将新任务添加进阻塞队列若满，再判断，线程池中线程数是否达到阈值maximumPoolSize，若否，则新建一个非核心线程执行任务。若达到阈值，则执行线程池饱和策略。

4）几种典型的工作队列

ArrayBlockingQueue:使用数组实现的有界阻塞队列，特性先进先出；LinkedBlockingQueue:使用链表实现的阻塞队列，特性先进先出，可以设置其容量，默认为Interger.MAX_VALUE，特性先进先出；PriorityBlockingQueue:使用平衡二叉树堆，实现的具有优先级的无界阻塞队列；DelayQueue:无界阻塞延迟队列，队列中每个元素均有过期时间，当从队列获取元素时，只有过期元素才会出队列，队列头元素是最快要过期的元素；SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作，必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态；

5）几种饱和策略

AbortPolicy：直接抛出一个异常，默认策略；DiscardPolicy：直接丢弃任务；DiscardOldestPolicy：抛弃下一个将要被执行的任务(最旧任务)；CallerRunsPolicy：主线程中执行任务；

几种典型的线程池

SingleThreadExecutor

1）概念

创建单个线程，它适用于需要保证顺序地执行各个任务；并且在任意时间点，不会有多个线程是活动的应用场景；

2）实现
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {    return new FinalizableDelegatedExecutorService       (new ThreadPoolExecutor(1, 1,                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));}

当线程池中没有线程时，会创建一个新线程来执行任务。当前线程池中有一个线程后，将新任务加入LinkedBlockingQueue线程执行完第一个任务后，会在一个无限循环中反复从LinkedBlockingQueue 获取任务来执行。

3）特点

核心线程数为1；最大线程数也为1；阻塞队列是LinkedBlockingQueue；keepAliveTime为0；

4）使用场景

适用于串行执行任务场景

FixedThreadPool（固定数量线程池）

1）概念

创建线程数量固定的线程池，当线程处于空闲状态时，他们并不会被回收，除非线程池被关闭；当所有的线程都处于活动状态时，新的任务都会处于等待状态，直到有线程空闲出来；

2）实现
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),                                  threadFactory);}

如果当前运行的线程数少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务；在线程数目达到corePoolSize后，将新任务放到LinkedBlockingQueue阻塞队列中；线程执行完(1)中任务后，会在循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行；

3）特点

核心线程数和最大线程数大小一样；没有所谓的非空闲时间，即keepAliveTime为0；阻塞队列为无界队列LinkedBlockingQueue；

4）使用场景

适用于处理CPU密集型的任务，确保CPU在长期被工作线程使用的情况下，尽可能的少的分配线程，即适用执行长期的任务；

CacheThreadPool

1）概念

创建缓冲线程池

2）实现
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,                                      60L, TimeUnit.SECONDS,                                      new SynchronousQueue<Runnable>());}

先执行SynchronousQueue的offer方法提交任务，并查询线程池中是否有空闲线程来执行SynchronousQueue的poll方法来移除任务；如果有，则配对成功，将任务交给这个空闲线程，否则，配对失败，创建新的线程去处理任务；当线程池中的线程空闲时，会执行SynchronousQueue的poll方法等待执行SynchronousQueue中新提交的任务。若等待超过60s，空闲线程就会终止；

3）特点

核心线程数为0；最大线程数为Integer.MAX_VALUE;即可以创建无限的非核心线程；阻塞队列是SynchronousQueue；非核心线程空闲存活时间为60秒；

4）使用场景

执行大量短生命周期任务；因为maximumPoolSize是无界的，所以提交任务的速度 > 线程池中线程处理任务的速度就要不断创建新线程；每次提交任务，都会立即有线程去处理，因此CachedThreadPool适用于处理大量、耗时少的任务；

ScheduledThreadPoolExecutor

1）概念

定时，周期性执行任务；

2）实现
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);}public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,          new DelayedWorkQueue());}

工作流程：

添加一个任务；线程池中的线程从 DelayQueue 中取任务；线程从 DelayQueue 中获取 time 大于等于当前时间的task；执行完后修改这个 task 的 time 为下次被执行的时间；这个 task 放回DelayQueue队列中；

提交任务方式：schedule：自定义周期

//command：执行的任务Callable或Runnable接口实现类//delay：延时执行任务的时间//unit：延迟时间单位public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,                       long delay, TimeUnit unit);

scheduleAtFixedRate: 按照固定速率周期执行；

//command：执行的任务 Callable或Runnable接口实现类//initialDelay：第一次执行任务延迟时间//period：连续执行任务之间的周期，从上一个任务开始执行时计算延迟多少开始执行下一个任务，但是还会等上一个任务结束之后。//unit：initialDelay和period时间单位public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,                          long initialDelay,                          long period,                          TimeUnit unit);

scheduleWithFixedDelay：上个任务延迟固定时间后执行；

//command：执行的任务 Callable或Runnable接口实现类//initialDelay：第一次执行任务延迟时间//period：连续执行任务之间的周期，从上一个任务全部执行完成时计算延迟多少开始执行下一个任务//unit：initialDelay和period时间单位public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,                             long initialDelay,                             long delay,                             TimeUnit unit);
3）特点

最大线程数为Integer.MAX_VALUE；阻塞队列是DelayedWorkQueue；keepAliveTime为0；scheduleAtFixedRate() ：按某种速率周期执行；scheduleWithFixedDelay()：在某个延迟后执行；

4）使用场景

周期性执行任务，并且需要限制线程数量的场景;