[置顶] 理解java中的线程池

1.引入线程池的原因
对于多线程编程，处理每个请求都要创建一个线程，这不仅要花费时间在创建线程的过程中，还会出现创建线程过多未释放导致的系统内存不足，内存溢出问题，因此引入线程池的概念。线程池，就是在一个容器中创建适量的线程，在程序访问的时候直接调用该线程即可访问。

2.类比数据库连接池。
数据库连接池与线程池类似，dao层访问数据库时，首先会，加载驱动，建立连接，而每次频繁的建立连接肯定会大大降低系统运行效率，因此，数据库连接池出现了，下面以一张图进行说明：

如上图，没连接池时访问一次数据库便建立一个Connection,用完，连接释放，添加数据库连接池后，是连接先建立好或者使用时建立，用完，不释放，而是放在数据库连接池中，供下一次请求调用。

3.线程池的执行流程
在具体了解线程池之前，有必要先了解一下，线程池的执行流程。
<1>.当提交一个新任务到线程池中时，先判断线程池中的当前线程数是否大于线程池基本大小（corePoolSize），小于corePoolSize：创建一个新任务来执行当前线程。
<2>.大于corePoolSize,将任务存放入阻塞队列中（假定此时的阻塞队列是有界的），阻塞队列未满：存放入阻塞队列，等待线程执行。
<3>队列已满：判断线程池中的线程数量是否大于maximumPoolSize（线程池的最大容量），小于，创建新线程来处理该任务。
<4>线程池中的线程数量大于maximumPoolSize（线程池的最大容量）,即线程池中的所有线程都处于工作状态，此时任务会被拒绝，会交给饱和策略来进行处理。

4.了解java.util.concurrent包下的ThreadPoolExecutor类
ThreadPoolExectuor类是线程池的核心类，其可以创建线程池。
<1> 构造方法（创建线程池时使用）：

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
            long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue);

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
            long keepAliveTime, TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory);

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
            long keepAliveTime, TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler);

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

参数：
corePoolSize - 池中所保存的线程数，包括空闲线程，线程池中的基本线程数。

maximumPoolSize - 池中允许的最大线程数。

keepAliveTime - 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。即放在阻塞队列中的线程的最大等待时间，

unit - keepAliveTime 参数的时间单位。

workQueue - 执行前用于保持任务的阻塞队列。此队列仅保持由 execute 方法提交的 Runnable 任务。

threadFactory - 执行程序创建新线程时使用的工厂。

handler - 由于超出线程范围和队列容量而使执行被阻塞时所使用的处理程序,拒绝执行任务时的策略。

<2>主要方法：
1》public void execute(Runnable command)：向线程池提交一个任务 command，交由线程池去执行。若执行失败则会调用RejectedExecutionHandler，拒绝执行任务策略进行处理。
具体源码：

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {
        if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {
            if (runState != RUNNING || poolSize == 0)
                ensureQueuedTaskHandled(command);
        }
        else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))
            reject(command); // is shutdown or saturated
    }
}

execute方法就是按照上面的线程执行流程来的，

《2 submit 和execute()一样，用于向线程池提交任务，
区别：submit提交具有返回值的任务，execute()无返回值。

《3 shutdown,shutdownNow
区别：主要在是否关闭正在执行的线程。
shutdown:逐个遍历线程池中的线程，调用中断处理，中断没有正在执行的线程。
shudownNow:将线程池的状态设置为stop,停止所有正在执行或停止任务的线程。
5.几种类与接口间的继承，实现关系图
类ThreadPoolExecutor继承类AbstractExecutor
类AbstractExecutor实现接口ExecutorService接口
ExecutorService接口继承Executor接口

6.几种具ThreadPoolExecutor
<1>FixedThreadPool，可重用固定线程数的线程池
其创建过程调用 ThreadPoolExecutor的构造方法

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
            long keepAliveTime, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

其中：
corePoolSize, maximumPoolSize为一个具体的固定的值。
keepAliveTime：0L，即多余空闲线程等待新任务的时间为0s,线程池中若存在空闲线程，则会立即被终止。
这儿阻塞队列，采用了LinkedBlockingQueue无界阻塞队列（队列的最大容量为Integer.MAX_VALUE）。

采用无界队列带来的影响：
1.线程池中的正在执行的线程数目不会超过corePoolSize
原因：超过corePoolSize,便会放在阻塞队列中等待被执行，阻塞队列永远不会满，不会再创建新的线程来执行任务。
2.maximumPoolSize，线程池中的最大线程数成为无用参数。很好理解。
3.FixedThreadPool，永远不会拒绝任务，不会使用上面说的几种拒绝策略。（永远不会达到线程池的最大线程数目）

<2>SingleThreadPool（单个线程池）
调用ThreadPoolExecutor的构造方法：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,long keepAliveTime, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

其中：
corePoolSize， maximumPoolSize 设置为1，使用单个线程。
keepAliveTime：0L，即多余空闲线程等待新任务的时间为0s,线程池中若存在空闲线程，则会立即被终止。
这儿阻塞队列，采用了LinkedBlockingQueue无界阻塞队列，单个线程无限反复的从阻塞队列中拿出任务进行执行。
同样无界队列带来的问题，SingleThreadPool也有。

<3>.CachedThreadPool（按需分配的线程池）
调用ThreadPoolExecutor的构造方法：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,long keepAliveTime, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

其中：
corePoolSize，默认设置为0，
maximumPoolSize ，设置Integer.MAX_VALUE,即线程池的最大线程数是无界的。
keepAliveTime：60L，即多余空闲线程等待新任务的时间为60s,
这儿阻塞队列，采用了SynchronousQueue无界阻塞队列，SynchronousQueue：一个没有容量的阻塞队列，在插入之前必须有线程从队列中拿走的操作，
CachedThreadPool：按需分配的线程池，就是主线程offer任务1,线程池中查找有无空闲线程，无则创建新线程让其执行任务1，同时，任务2来了，查看有空闲线程，让其执行任务2，还有空闲线程，等待60s若还没有任务执行，则终止。

具体实践：
1.线程池应用之自主实现一个线程池
2.使用Executors中提供的线程池实现生产者-消费者模型

参考自：java并发编程的艺术(方腾飞)