Java线程池之ThreadPoolExecutor

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4.newCachedThreadPool

5.newSingleThreadExecutor

一.ThreadPoolExecutor

1.线程池状态

ThreadPoolExecutor 使用 int 的高 3 位来表示线程池状态，低 29 位表示线程数量

状态名	高 3 位	接收新任务	处理阻塞队列任务	说明
RUNNING	111	Y	Y
SHUTDOWN	000	N	Y	不会接收新任务，但会处理阻塞队列剩余任务
STOP	001	N	N	会中断正在执行的任务，并抛弃阻塞队列任务
TIDYING	010	-	-	任务全执行完毕，活动线程为 0 即将进入终结
TERMINATED	011	-	-	终结状态

从数字上比较， TERMINATED > TIDYING > STOP > SHUTDOWN > RUNNING

状态和数量存储在一个变量中的原因：

目的是将线程池状态与线程个数合二为一，这样就可以用一次 cas 原子操作

进行赋值。

// c 为旧值， ctlOf 返回结果为新值
ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))));
// rs 为高 3 位代表线程池状态， wc 为低 29 位代表线程个数，ctl 是合并它们
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

2.构造方法

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

（1）corePoolSize 核心线程数目 ( 最多保留的线程数 )

（2）maximumPoolSize 最大线程数目（核心线程数+救急线程数）

（3）keepAliveTime 生存时间 - 针对救急线程

（4）unit 时间单位 - 针对救急线程

（5）workQueue 阻塞队列

（6）threadFactory 线程工厂 - 可以为线程创建时起个好名字

（7）handler 拒绝策略

工作方式：

（1）线程池中刚开始没有线程，当一个任务提交给线程池后，线程池会创建一个新线程来执行任务。

（2）当线程数达到 corePoolSize 并没有线程空闲，这时再加入任务，新加的任务会被加入 workQueue 队列排队，直到有空闲的线程。

（3）如果队列选择了有界队列，那么任务超过了队列大小时，会创建 maximumPoolSize - corePoolSize 数目的线程来救急。

（4）当高峰过去后，超过 corePoolSize 的救急线程如果一段时间没有任务做，需要结束节省资源，这个时间由keepAliveTime 和 unit 来控制。

（5）如果线程到达 maximumPoolSize 仍然有新任务这时会执行拒绝策略。拒绝策略 jdk 提供了 4 种实现：

1.AbortPolicy 让调用者抛出 RejectedExecutionException 异常，这是默认策略

2.CallerRunsPolicy 让调用者运行任务

3.DiscardPolicy 放弃本次任务

4.DiscardOldestPolicy 放弃队列中最早的任务，本任务取而代之

其他著名框架也提供了实现：

1.Dubbo 的实现，在抛出 RejectedExecutionException 异常之前会记录日志，并 dump 线程栈信息，方便定位问题

2.Netty 的实现，是创建一个新线程来执行任务

3.ActiveMQ 的实现，带超时等待（ 60s ）尝试放入队列，类似我们之前自定义的拒绝策略

4.PinPoint 的实现，它使用了一个拒绝策略链，会逐一尝试策略链中每种拒绝策略

根据这个构造方法， JDK Executors 类中提供了众多工厂方法来创建各种用途的线程池

3.newFixedThreadPool

    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

特点：

核心线程数 == 最大线程数（没有救急线程被创建），因此也无需超时时间

阻塞队列是无界的，可以放任意数量的任务

评价适用于任务量已知，相对耗时的任务

        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        pool.execute(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 1");
        });
        pool.execute(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 2");
        });
        pool.execute(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 3");
        });

输出：

4.newCachedThreadPool

    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                60L, TimeUnit.SECONDS,
                new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

特点

（1）核心线程数是 0 ，最大线程数是 Integer.MAX_VALUE ，救急线程的空闲生存时间是 60s ，意味着：全部都是救急线程（60s 后可以回收），救急线程可以无限创建

（2）队列采用了 SynchronousQueue 实现特点是，它没有容量，没有线程来取是放不进去的（一手交钱、一手交货）

例：

        SynchronousQueue<Integer> integers = new SynchronousQueue<>();
        new Thread(() -> {
            try {
                log.debug("putting {} ", 1);
                integers.put(1);
                log.debug("{} putted...", 1);
                log.debug("putting...{} ", 2);
                integers.put(2);
                log.debug("{} putted...", 2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"t1").start();
        sleep(1);
        new Thread(() -> {
            try {
                log.debug("taking {}", 1);
                integers.take();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"t2").start();
        sleep(1);
        new Thread(() -> {
            try {
                log.debug("taking {}", 2);
                integers.take();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"t3").start();

输出：

评价整个线程池表现为线程数会根据任务量不断增长，没有上限，当任务执行完毕，空闲 1 分钟后释放线程。适合任务数比较密集，但每个任务执行时间较短的情况

5.newSingleThreadExecutor

    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
                (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                        0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                        new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

使用场景：

希望多个任务排队执行。线程数固定为 1 ，任务数多于 1 时，会放入无界队列排队。任务执行完毕，这唯一的线程也不会被释放。

区别：

（1）自己创建一个单线程串行执行任务，如果任务执行失败而终止那么没有任何补救措施，而线程池还会新建一个线程，保证池的正常工作

（2）Executors.newSingleThreadExecutor() 线程个数始终为 1 ，不能修改

FinalizableDelegatedExecutorService 应用的是装饰器模式，只对外暴露了 ExecutorService 接口，因此不能调用 ThreadPoolExecutor 中特有的方法

（3）Executors.newFixedThreadPool(1) 初始时为 1 ，以后还可以修改

对外暴露的是 ThreadPoolExecutor 对象，可以强转后调用 setCorePoolSize 等方法进行修改