Java线程池总结

1. 关于ThreadPoolExecutor

为了更好地控制多线程，JDK提供了一套Executor框架，帮助开发人员有效的进行线程控制，其本质就是一个线程池。其中ThreadPoolExecutor是线程池中最核心的一个类，后面提到的四种线程池都是基于ThreadPoolExecutor实现的。

ThreadPoolExecutor提供了四个构造方法，我们看下最重要的一个构造函数：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler);
}

函数的参数含义如下：

• corePoolSize： 线程池维护线程的最少数量
• maximumPoolSize：线程池维护线程的最大数量
• keepAliveTime： 线程池维护线程所允许的空闲时间
• unit： 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位
• workQueue： 线程池所使用的缓冲队列
• handler： 线程池对拒绝任务的处理策略

线程池执行的过程：

1. 线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过，就算队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。
2. 当调用 execute() 方法添加一个任务时，线程池会做如下判断：
   ​ a. 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；
   ​ b. 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize，那么将这个任务放入队列。
   ​ c. 如果这时候队列满了，而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize，那么还是要创建线程运行这个任务；
   ​ d. 如果队列满了，而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，那么线程池会抛出异常，告诉调用者“我不能再接受任务了”。
3. 当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。
4. 当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。

ThreadPoolExecutor中的队列：

ThreadPoolExecutor内部应用了任务缓存队列，即workQueue，它用来存放等待执行的任务。

workQueue的类型为BlockingQueue，通常可以取下面三种类型：

1. ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小；
2. LinkedBlockingQueue：基于链表的先进先出队列，如果创建时没有指定此队列大小，则默认为Integer.MAX_VALUE；
3. synchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。

任务拒绝策略：

当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，通常有以下四种策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy://丢弃任务并抛出RejectedExecutionException//异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：//也是丢弃任务，但是不抛出异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：//丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：//由调用线程处理该任务

常用函数

shutdownNow()
内部会立即试图调用 线程 Thread#interrupt()，来打断线程。
若线程中有 Thread.sleep() 或 Object#wait() 阻塞了线程，会造成异常；所以线程内部运行的代码最好加上try-catch代码块。
shutdown()
等待线程内部任务执行完毕，再关闭线程池。
即使线程中有 Thread.sleep() 或 Object#wait() 阻塞了线程，也不会造成异常；但最好对线程内部运行的代码加上try-catch代码块，因为可能是其它方面发生了异常。
isShutdown() isTerminated()
isShutdown() 在 线程池已关闭后，即调用shutdown()/shutdownNow()，会返回true。
isTerminated() 在 线程池已关闭后，即调用shutdown()/shutdownNow()，会返回true 或者 false；取决于池内的所有任务是否都已关闭。
getActiveCount()
返回主动执行任务的近似线程数。
因为在计算期间任务和线程的状态可能动态改变，所以返回值只是一个近似值。
getTaskCount()
返回曾计划执行的近似任务总数。
getCompletedTaskCount()
返回已完成执行的近似任务总数。
awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
等待终止。给一个超时时间。超时时间前终止，返回true；终止前超时期满，则返回 false。需要与shutdown()/shutdownNow() 配合使用。

2. 关于Executors提供的四种线程池

Executors 提供了一系列工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了 ExecutorService 接口。

// 创建固定数目线程的线程池。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

// 创建一个可缓存的线程池，调用execute将重用以前构造的线程（如果线程可用）。
// 如果现有线程没有可用的，则创建一个新线 程并添加到池中。
// 终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。
public static ExecutorService newCachedThreadPool()

// 创建一个单线程化的Executor。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

// 创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

这四种方法都是用的 Executors 中的 ThreadFactory 建立的线程。

newCachedThreadPool()

• 缓存型池子，先查看池中有没有以前建立的线程，如果有，就 reuse 如果没有，就建一个新的线程加入池中
• 缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务 因此在一些面向连接的 daemon 型 SERVER 中用得不多。但对于生存期短的异步任务，它是 Executor 的首选。
• 能 reuse 的线程，必须是 timeout IDLE 内的池中线程，缺省 timeout 是 60s,超过这个 IDLE 时长，线程实例将被终止及移出池。

newFixedThreadPool(int)

• newFixedThreadPool 与 cacheThreadPool 差不多，也是能 reuse 就用，但不能随时建新的线程。
• 其独特之处:任意时间点，最多只能有固定数目的活动线程存在，此时如果有新的线程要建立，只能放在另外的队列中等待，直到当前的线程中某个线程终止直接被移出池子。
• 和 cacheThreadPool 不同，FixedThreadPool 没有 IDLE 机制（可能也有，但既然文档没提，肯定非常长，类似依赖上层的 TCP 或 UDP IDLE 机制之类的），所以 FixedThreadPool 多数针对一些很稳定很固定的正规并发线程，多用于服务器。
• 从方法的源代码看，cache池和fixed 池调用的是同一个底层 池，只不过参数不同:
  • fixed 池线程数固定，并且是0秒IDLE（无IDLE）。
  • cache 池线程数支持 0-Integer.MAX_VALUE(显然完全没考虑主机的资源承受能力），60 秒 IDLE 。

newScheduledThreadPool(int)

• 调度型线程池
• 这个池子里的线程可以按 schedule 依次 delay 执行，或周期执行

SingleThreadExecutor()

• 单例线程，任意时间池中只能有一个线程
• 用的是和 cache 池和 fixed 池相同的底层池，但线程数目是 1-1,0 秒 IDLE（无 IDLE）