JAVA线程池介绍

在JAVA1.5中加入了java.util.concurrent包，这个包提供了很多多线程处理类。本文简单介绍下线程池的使用，更多信息请查看JDK1.5API。

1.线程池的作用

在生产环境中，如果为每个人任务分配一个线程，例如客户端每一次请求都在服务端发起一个线程处理，由于线程的创建与销毁会付出一定的代价，且消耗时间、内存，那么如果请求非常多可能导致服务器崩溃。

线程池可以限制无限制的创建线程，减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。

可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

2.线程池使用示例

// 线程池拥有的线程个数

final int threadNum = 3;

// 通过线程池工厂创建一个拥有3个线程的执行服务对象

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(threadNum);

// 提交一个任务到线程池，并用Future等待返回结果。

Future<String> future = executorService.submit(new Callable<String>() {

public String call() throws Exception {

// System.out.println("正在执行任务...");

Thread.sleep(3000);

// System.out.println("执行任务完毕。");

return "task result!";

}

});

// 用future.get()获取任务执行结果，

// 如果任务没有计算完，则当前线程会阻塞直到任务完成返回结果

System.out.println(future.get());

//  输出结果为 ：task result!

3.1.5线程池相关类和接口

Executor，任务执行顶级接口，就一个执行任务的接口，主要解藕了任务的提交与任务的执行。

ExecutorService，线程池接口类，用户提交任务交给ExecutorService，ExecutorService执行任务，用户可以等待执行结果。

Executors , 创建线程池工厂类，在Executors类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。

newSingleThreadExecutor创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

 newFixedThreadPool创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

 newCachedThreadPool创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程。

那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。

newScheduledThreadPool创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

Callable<T> 提交到线程池的任务，Callable 接口类似于 Runnable，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的。但是 Runnable 不会返回结果，并且无法抛出经过检查的异常。

Future<T>,表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。计算完成后只能使用 get 方法来检索结果，如有必要，计算完成前可以阻塞此方法。

4.自定义线程池

JDK1.5提供了线程池工厂类Executors提供了几种默认的线程池实现，但是有时候并不能满足实际的业务需求，这时可以考虑使用ThreadPoolExecutor创建线程池.JDK在介绍ThreadPoolExecutor有一句话：

为了便于跨大量上下文使用，此类提供了很多可调整的参数和扩展挂钩。但是，强烈建议程序员使用较为方便的 Executors 工厂方法 Executors.newCachedThreadPool()（无界线程池，可以进行自动线程回收）、Executors.newFixedThreadPool(int)（固定大小线程池）和 Executors.newSingleThreadExecutor()（单个后台线程），它们均为大多数使用场景预定义了设置。

应该是怕程序员对ThreadPoolExecutor使用不当造成错误或更大的负面影响吧。

这里介绍下ThreadPoolExecutor中最长的一个构造函数：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,

                          int maximumPoolSize,

                          long keepAliveTime,

                          TimeUnit unit,

                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,

                          ThreadFactory threadFactory,

                          RejectedExecutionHandler handler);

corePoolSize- 池中所保存的线程数，包括空闲线程。

maximumPoolSize- 池中允许的最大线程数。

keepAliveTime- 当线程数大于corePoolSize时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。

unit- keepAliveTime 参数的时间单位。

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

threadFactory- 创建新线程时使用的工厂,即指定创建新线程的方式。

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。

ThreadPoolExecutor将根据 corePoolSize和 maximumPoolSize设置的边界自动调整池大小。当新任务提交时，如果运行的线程少于 corePoolSize，则创建新线程来处理请求，即使其他辅助线程是空闲的。如果运行的线程多于 corePoolSize 而少于 maximumPoolSize，则仅当队列满时才创建新线程。如果设置的 corePoolSize 和 maximumPoolSize 相同，则创建了固定大小的线程池。

下面介绍BlockingQueue的三种实现和RejectedExecutionHandler四种策略.

直接提交策略，SynchronousQueue

一种阻塞队列，其中每个 put 必须等待一个 take。SynchronousQueue是无界的，也就是说他存数任务的能力是没有限制的。非常适合于传递性设计，在这种设计中，在一个线程中运行的对象要将某些信息、事件或任务传递给在另一个线程中运行的对象，它就必须与该对象同步。 

无界队列策略，LinkedBlockingQueue

使用无界队列（例如，不具有预定义容量的 LinkedBlockingQueue）将导致在所有 corePoolSize 线程都忙时新任务在队列中等待。这样，创建的线程就不会超过 corePoolSize。（因此，maximumPoolSize 的值也就无效了。）当每个任务完全独立于其他任务，即任务执行互不影响时，适合于使用无界队列；例如，在 Web 页服务器中。这种排队可用于处理瞬态突发请求，当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增长的可能性。

有界队列（如 ArrayBlockingQueue），当使用有限的 maximumPoolSizes 时，有助于防止资源耗尽，但是可能较难调整和控制。队列大小和最大池大小可能需要相互折衷：使用大型队列和小型池可以最大限度地降低 CPU 使用率、操作系统资源和上下文切换开销，但是可能导致人工降低吞吐量。如果任务频繁阻塞（例如，如果它们是 I/O 边界），则系统可能为超过您许可的更多线程安排时间。使用小型队列通常要求较大的池大小，CPU 使用率较高，但是可能遇到不可接受的调度开销，这样也会降低吞吐量。

RejectedExecutionHandler ，当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，在ThreadPoolExecutor中已经默认包含了4中策略：

CallerRunsPolicy：线程调用运行该任务的 execute 本身。此策略提供简单的反馈控制机制，能够减缓新任务的提交速度

AbortPolicy：处理程序遭到拒绝将抛出运行时异常 RejectedExecutionException，直接丢弃任务

DiscardPolicy：不能执行的任务将被删除，但是不会抛出异常

DiscardOldestPolicy：如果执行程序尚未关闭，则位于工作队列头部的任务将被删除，然后重试执行程序（如果再次失败，则重复此过程）。