Java中的线程池

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线程池的好处：

• 降低资源消耗：重复利用线程从而降低线程创建和销毁的消耗。
• 提高响应速度：任务到达时不需要创建线程就能立即执行。
• 提高线程的可管理行：线程池可以统一的分配、调优和监控。

线程池的使用

线程池的创建

通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。

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

1. corePoolSize：线程池基本大小，只要线程数小于corePoolSize，那么每提交一个任务到线程池就创建一个线程，直到任务数大于线程池的基本大小。如果调用prestartAllCoreThreads()方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。
2. runnableTaskQueue：任务队列，用于保存等待执行的任务的阻塞队列，可以使用以下几个阻塞队列。

• ArrayBlockingQueue：基于数组的有界阻塞队列。
• LinkedBlockingQueue：基于链表结构的阻塞队列，吞吐量高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用这个队列。
• SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，每个插入必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直阻塞。吞吐量高于LinkedBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用这个队列。
• PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无限阻塞队列。

1. maximumPoolSize：线程池最大数量，线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会在创建新的线程执行任务。如果使用无界队列，那么这个参数没有效果。
2. keepAliveTime：线程活动保持时间，如果任务很多并且每个任务执行的时间比较短，可以调大时间，提高线程利用率。当线程的数量超过了corePoolSize之后，多出来的空闲线程会在keepAliveTime时间后终止，0代表立刻终止。
3. TimeUnit：线程活动保持时间单位。
4. ThreadFactory：设置创建线程的工厂，通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。可以使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线程设置有意义的名字：
   new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task-%d").build();
5. RejectedExecutionHandler：饱和策略，当线程池和队列都满了，处于饱和状态，需要采取策略来处理新提交的任务，默认是AbortPolicy，无法处理新任务的时候抛出异常。

名称	描述
AbortPolicy	直接抛出异常
CallerRunsPolicy	只用调用者所在线程来处理任务
DiscardOldestPolicy	抛弃队列里最近的一个任务，处理当前任务
DiscardPolicy	不处理，丢弃掉

向线程池提交任务

两个方法：execute()和submit()

• execute()：提交不需要返回值的任务，无法判断任务是否执行成功。任务是一个Runnable类的实例。

ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(1);
threadPool.execute(new Runnable(){
    @Override
    public void run() {
        
    }           
});

• submit()：提交需要返回值的任务。线程池返回一个future类型的对象，通过future对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过future的get方法来获取返回值，get方法会阻塞当前线程直到任务完成，使用get(long timeout, TimeUnit unit)方法会则色当前线程一段时间后立即返回，这时候任务可能没有执行完。

class CallableTest implements Callable<String>{
    @Override
    public String call() throws Exception {
        //your operation
        return "";
    }
}
Future<String> future = threadPool.submit(new CallableTest());
try {
    future.get();
} catch (InterruptedException e) {//处理中断
    e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {//处理无法执行任务异常
    e.printStackTrace();
}finally{
    threadPool.shutdown();
}

关闭线程池

调用shutdown或者showdownNow来关闭线程池。原理：遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。

showdownNow：将线程池的状态设置成STOP，然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表。
showdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN，然后中断所有没有正在执行任务的线程。

通常用shutdown来关闭线程池，如果任务不一定要执行完，调用shutdownNow方法。

合理配置线程池

分析任务特性：

角度	描述	解决方案
任务的性质	CPU密集型任务、IO密集型任务、混合型任务	CPU密集型应该配置尽可能小的线程sum(CPU)+1个线程；IO密集型配置尽可能多的线程2*sum(CPU)；混合型建议分解任务。通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()获得当前设备的CPU个数
任务的优先级	高、中、低	使用优先级队列PriorityBlockingQueue，低优先级可能用于无法执行
任务的执行时间	长、中、短	时间短的优先级高
任务的依赖性	是否依赖其他系统资源，如数据库连接	-

建议使用有界队列：防止出现某些问题，导致线程任务队列不断增长撑满内存。

线程池的监控

监控线程池可以使用以下属性：

taskCount	线程池需要执行的任务数量
completedTaskCount	已经完成的任务数量，小于或者等于taskCount
largestPoolSize	线程池里曾经创建过的最大线程数量，可以判断线程池是否曾经满过
getPoolSize	线程池的线程数量，线程池里的线程数量不会自动销毁，所以这个数量只增不减
getActiveCount	获取活动的线程数

通过扩展线程池进行监控。通过继承线程池来自定义线程池，重写线程池的beforeExecute、afterExecute、terminated方法，可以在任务执行前、执行后和线程池关闭前执行一些代码来进行监控。例如，监控线程平均执行时间，最大执行时间和最小执行时间。