细说线程池

1、使用线程池的优点

• 降低资源的开销
• 提高程序响应速度
• 提高线程的可管理性，线程是一种稀缺资源，若不加以限制，不仅会占用大量资源，而且会影响系统的稳定性。

2、线程池实现架构

• Executor接口是java线程池框架的顶级接口，定义了一个用于执行Runnable的execute方法，它没有实现类只有一个重要子接口ExecutorService
• ExecutorService接口实现了Executor接口，定义了一系列任务提交、执行、状态跟踪、终止等方法

• Executors类的静态方法：Executors类的静态方法生成各种类型的ExecutorService线程池实例：

  • newFixedThreadPool(int nThreads)：固定线程池线程的数量，并行执行的线程数量不变，当一个线程执行完任务后并不会销毁，可以被重用执行另一个新的任务
  • newCachedThreadPool()：按需创建新线程，就是有任务时才创建，空闲线程保存60s，当前面创建的线程可用时，则重用它们
  • SingleThreadExecutor()：线程池中只有一个线程，依次执行任务
  • ScheduledThreadPool()：线程池按时间计划来执行任务，允许用户设定执行任务的时间
  • SingleThreadScheduledExcutor();线程池中只有一个线程，它按规定时间来执行任务

3、ThreadPoolExecutor解析

　　创建线程池有两种方法：一种是创建一个ThreadPoolExecutor类的实例对象，完全自己设定线程池的参数，一种是通过Executors类的静态方法生成各种类型的ExecutorService线程池实例，但是通过源码我们会发现Executors类静态方法里面调用的也是ThreadPoolExecutor的构造方法生成的实例对象。

3.1、创建线程池：

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

• corePoolSize：基本线程数量
  它表示你希望线程池达到的一个值。线程池会尽量把实际线程数量保持在这个值上下。
• maximumPoolSize：最大线程数量 ，这是线程数量的上界。 如果实际线程数量达到这个值：KeepAliveTime：空闲线程的存活时间
  • 阻塞队列未满：任务存入阻塞队列等待执行
  • 阻塞队列已满：调用饱和策略
• keepAliveTime当实际线程数量超过corePoolSize时，若线程空闲的时间超过该值，就会被停止。
• timeUnit：keepAliveTime的单位
• unnableTaskQueue：任务队列，这是一个存放待执行任务的阻塞队列，可以有如下几种选择：
  • ArrayBlockingQueue 它是一个由数组实现的阻塞队列，FIFO。
  • LinkedBlockingQueue 它是一个由链表实现的阻塞队列，FIFO。 吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。fixedThreadPool使用的阻塞队列就是它。 它是一个无界队列。
  • SynchronousQueue 它是一个没有存储空间的阻塞队列，任务提交给它之后必须要交给一条工作线程处理；如果当前没有空闲的工作线程，则立即创建一条新的工作线程。 cachedThreadPool用的阻塞队列就是它。 它是一个无界队列。
  • PriorityBlockingQueue 它是一个优先权阻塞队列。
• handler：饱和策略
  当实际线程数达到maximumPoolSize，并且阻塞队列已满时，就会调用饱和策略。
  • AbortPolicy 默认，直接抛异常。
  • CallerRunsPolicy 使用调用者所在的线程执行任务。
  • DiscardOldestPolicy 丢弃任务队列中最久的任务。
  • DiscardPolicy 丢弃当前任务。

3.2、提交任务:可以向ThreadPoolExecutor提交两种任务：Callable和Runnable。

• Callable 该类任务有返回结果，可以抛出异常。
  通过submit函数提交，返回Future对象。
  可通过get获取执行结果。
• Runnable
  该类任务只执行，无法获取返回结果，并在执行过程中无法抛异常。
  通过execute提交。

3.3、关闭线程池：关闭线程池有两种方式：shutdown和shutdownNow，关闭时，会遍历所有的线程，调用它们的interrupt函数中断线程。但这两种方式对于正在执行的线程处理方式不同。

• shutdown() 仅停止阻塞队列中等待的线程，那些正在执行的线程就会让他们执行结束。
• shutdownNow() 不仅会停止阻塞队列中的线程，而且会停止正在执行的线程。

3.4、ThreadPoolExecutor执行流程：

• 若当前实际线程数量少于 corePoolSize，即使有空闲线程，也会创建一个新的工作线程；
• 若当前实际线程数量处于corePoolSize和maximumPoolSize之间，并且阻塞队列没满，则任务将被放入阻塞队列中等待执行；
• 若当前实际线程数量小于 maximumPoolSize，但阻塞队列已满，则直接创建新线程处理任务；
• 若当前实际线程数量已经达到maximumPoolSize，并且阻塞队列已满，则使用饱和策略。
  

4、如何合理的设置线程池

　　任务一般可分为：CPU密集型、IO密集型、混合型，对于不同类型的任务需要分配不同大小的线程池。

• CPU密集型任务 尽量使用较小的线程池，一般为CPU核心数+1。 因为CPU密集型任务使得CPU使用率很高，若开过多的线程数，只能增加上下文切换的次数，因此会带来额外的开销。
• IO密集型任务 可以使用稍大的线程池，一般为2*CPU核心数。 IO密集型任务CPU使用率并不高，因此可以让CPU在等待IO的时候去处理别的任务，充分利用CPU时间。
• 混合型任务 可以将任务分成IO密集型和CPU密集型任务，然后分别用不同的线程池去处理。只要分完之后两个任务的执行时间相差不大，那么就会比串行执行来的高效。
  因为如果划分之后两个任务执行时间相差甚远，那么先执行完的任务就要等后执行完的任务，最终的时间仍然取决于后执行完的任务，而且还要加上任务拆分与合并的开销，得不偿失。