Java并发编程与线程池深度解析-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Haka36/article/details/120649737
> 并发编程三要素
原子性：共享资源写操作，其他线程只能看到结果。加锁、CAS实现
可见性：多线程共享变量，线程修改变量后，其他线程可以立即看到修改的结果。Synchronized、Lock 方法保证任意时刻只有一个线程获取锁，锁释放前把最新值刷新到主内存。volatile 保证可见性
有序性：程序执行，为了提高性能，存在编译器和处理器对指令重排问题。volatile 实现

> 线程安全和非线程安全
线程安全：多线程操作同一个对象不会有问题，synchronized实现线程同步
非线程安全：多线程操作同一个对象可能出现问题

> 线程的生命周期
新建：创建线程，进入新建状态
就绪：调用 start()进入就绪状态，线程做好准备，等待CPU调度
运行：线程得到系统资源，进入运行状态
阻塞：线程因某种原因放弃CPU使用权，停止运行
  1.等待阻塞：运行状态调用 wait()进入等待阻塞状态，调用 notify()唤醒线程
  2.同步阻塞：线程获取同步锁失败，进入同步阻塞状态
  3.其他阻塞：调用 sleep()进入休眠阻塞状态。sleep()超时、IO处理完成，进入就绪状态
死亡：线程执行完/异常退出，进入死亡状态

先调用start再执行run是多线程，直接执行run成为主线程下的普通方法执行
一个线程多次调用start抛出异常

> 线程池优点
重用线程，避免线程频繁创建和销毁，提高响应速度，减少资源消耗
控制最大并发线程数，提高系统资源利用率，避免资源竞争、阻塞
提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制功能，统一分配、调优、监控

> 线程池创建方式
1.ThreadPoolExecutor 推荐，明确线程池参数设置、运行规则，规避资源耗尽。指定BlockQueue容量，提交线程数超过可用线程数时抛出异常，使用有边界队列，队列满了无法处理新请求
ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler) 核心线程数-最大线程数-空闲线程存活时间-单位-阻塞队列-线程工厂-饱和策略
2.Executors 类不推荐，线程池类型[单个线程的线程池、固定线程数量的线程池、无限线程数量的线程池、可缓存的线程池]

> 线程池状态
ThreadPoolExecutor 类的线程池状态 Running Shutdown Stop Terminated
Running    运行状态，接收提交任务，处理阻塞队列中的任务
Shutdown   不接收提交任务，可以处理阻塞队列任务，shutdown()线程池进入关闭状态
Stop       不接收提交任务，不能处理阻塞队列中的任务，中断处理任务的线程。shutdownNow()线程池进入该状态
Tidying    任务全部终止，有效线程数为0[阻塞队列空，工作线程0]，线程池进入该状态
Terminated 调用 terminated()线程池进入该状态

线程池创建后处于 Running 状态
调用 shutdown()处于 Shutdown 状态，不接收新任务，等待缓冲队列的任务完成
调用 shutdownNow()处于 Stop 状态，不接收新任务，并终止执行的任务
Shutdown 或 Stop 状态，且所有工作线程已销毁，任务缓存队列已清空或执行结束，线程池设置为 Terminated 状态

> 阻塞队列
阻塞队列空，线程去取阻塞。阻塞队列满，线程添加阻塞。自动阻塞队列和唤醒队列
ArrayBlockingQueue    数组结构的有界阻塞队列，按FIFO排序元素
LinkedBlockingQueue   链表结构的有界阻塞队列，按FIFO排序元素，不推荐
LinkedBlockingDeque   链表结构的双向阻塞队列
PriorityBlockingQueue 具有优先级的无界阻塞队列
DelayBlockingQueue    使用优先级队列实现的延迟无界队列
SynchronousQueue      不存储元素的阻塞队列（单个元素的队列）插入时等另一个线程调用移除，否则处于阻塞状态
LinkedTransferQueue   链表结构的无界阻塞队列

> 提交任务，线程池队列满会发生什么
无界队列 LinkedBlockingQueue，添加新任务到阻塞队列中等待执行，可以无限存放任务
有界队列 ArrayBlockingQueue，添加新任务到队列，队列满了，增加线程数量/饱和拒绝策略

> 关闭线程池，遍历线程池中的工作线程，对每个工作线程调用 interrupt 中断线程
shutDown 将线程池的状态设置成 SHUTDOWN，正在执行的任务继续执行，没有执行的任务将中断
shutDownNow 将线程池的状态设置成 STOP，正在执行的任务停止，没有执行的任务返回

> 线程池执行原理
创建线程池，提交任务
线程数量<corePoolSize，创建核心线程运行任务，线程超时不会销毁
线程数量>corePoolSize，任务放入阻塞队列
阻塞队列满了，线程数量<maximumPoolSize，创建非核心线程运行任务，执行任务后线程不会销毁，去阻塞队列拿任务执行，拿任务时阻塞，超时返回null且销毁当前线程，直到线程数=corePoolSize后不会线程销毁
阻塞队列满了，线程数量>maximumPoolSize，线程池抛出异常

> 线程池饱和策略
AbortPolicy         默认中止并抛出异常
CallerRunsPolicy    调用者线程执行任务
DiscardOldestPolicy 丢弃阻塞队列最近一个任务，执行当前任务
DiscardPolicy       丢弃当前任务，不抛出异常

> 线程池的注意事项
线程池提高并发性能，不合理使用，容易导致死锁、系统资源不足、线程泄漏
合理设置线程数，CPU密集型任务，参考值设为 NCPU+1。IO密集型任务，参考值设置为 2*NCPU