Java线程池

Java线程池

并发编程的一种编程方式是把任务拆分为一系列的小任务，即Runnable，然后在提交给一个Executor执行，Executor.execute(Runnalbe)。Executor在执行时使用内部的线程池完成操作。

1. 为什么要使用线程池

1. 每个线程可用重复利用，能够减少创建和销毁线程的次数，减少系统开销。
2. 可以根据系统承载力，调整线程池中工作线程的数目，防止过多消耗内存。

2. Java中的线程池框架

1. 顶级接口：Executor，严格说Executor并不是一个线程池，而是执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。
2. ExecutorService：真正的线程池接口。
3. ScheduledExecutorService：提供重复执行、延迟执行功能的线程池接口。
4. ThreadPoolExecutor：ExecutorService的默认实现。
5. ScheduledThreadPoolExecutor：继承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口实现，周期性任务调度的类实现。

3. 线程池构造函数的各属性说明

1. 核心池的大小，即线程池中允许空闲的线程数量。

2. maximumPoolSize：线程池允许的最大线程数。在创建线程后线程池中线程数量为0，当有任务到来时创建一个线程去执行。当线程池中线程数量为corePoolSize时，将任务加入缓存队列，若入队失败（队列已满），则尝试创建临时线程，但临时+核心线程总数不能超过maximumPoolSize，当线程总数达到后会拒绝新任务。因此有两种方式可以让任务不被拒绝：① 将maximumPoolSize设为Integer.MAX_VALUE（线程不可能达到这个值），CachedThreadPool即是如此；② 使用无限容量的阻塞队列（比如LinkedBlockingQueue），FixedThreadPool即是如此。

3. keepAliveTime:表示线程没有任务执行时最多保持多久时间。默认只有当线程池中线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(true)方法，在线程池中线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime也会起作用，直到线程数为0。

4. unit：参数keepAliveTime的单位，有7种取值：

   TimeUnit.DAYS;				//天
   TimeUnit.HOURS;				//小时
   TimeUnit.MINUTES;			//分钟
   TimeUnit.SECONDS;			//秒
   TimeUnit.MILLISECONDS;		//毫秒
   TimeUnit.MICROSECONDS;		//微秒
   TimeUnit.NANOSECONDS;		//纳秒
   

5. workQueue：阻塞队列（BlockingQueue接口的实现类），用来存储等待执行的任务，只保留execute方法提交的Runnable任务。一般有以下几种选择：

   • ArrayBlockingQueue：数组实现的阻塞队列，不支持扩容，队列满了会根据handler参数中指定的策略拒绝任务。
   • LinkedBlockingQueue：链表实现的阻塞队列，默认容量Integer.MAX_VALUE，也可以通过构造方法限制容量。
   • SynchronousQueue：零容量的同步阻塞队列，直到有线程接受任务才返回，用于生产者消费者同步问题，被称为同步队列。
   • PriorityBlockingQueue：二插堆实现的优先级阻塞队列。
   • DelayQueue：延时阻塞队列，队列中所有的任务都会封装成ScheduledFutureTask对象。

6. threadFactory：线程工程，主要用来创建线程；默认使用Executors工具类定义的DefaultThreadFactory。可以实现ThreadFactory接口来自己控制创建线程的过程。

7. handler：表示拒绝任务时的策略，有以下四种取值（默认为AbortPolicy）：

   • ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
   • ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：丢弃任务，但是不抛出异常。
   • ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务
   • ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

4. 创建线程池

配置线程池较为复杂，Executors（注意这个有s不是Executor接口）类中提供了一些静态工厂用于创建常用的线程池。

1. newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池。能保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
2. newFixedThreadPool：创建固定大小（corePoolSize=maximumPoolSize）的线程，拥有不限制大小的阻塞队列（LinkedBlockingQueue）。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程数量达到corePoolSize，之后的任务全部加入阻塞队列。
3. newCachedThreadPool：创建核心线程数为0，不限制大小，临时线程60s回收的线程池，线程池大小依赖于操作系统（或JVM）能够创建的最大线程大小，使用同步队列，将任务直接提交给线程。
4. newScheduledThreadPool：创建一个大小无限，临时线程用完就回收的线程池。此线程池支持定时及周期性执行任务的需求。

5. 任务提交的三种方式

1. execute(Runnable command)：定义在Executor接口中。
2. submit的三个重载方法：定义在ExecutorService接口中。
3. invoke(invokeAll,invokeAny)提交方式：定义在ExecutorService接口中

submit最终也是调用execute去执行，但是submit方法返回一个FutureTask对象，可以通过FutureTask对象获取任务执行的结果，

6. 更多种类的线程池 MoreExecutors

略，详解见此文档

参考资料

1. 深入学习java源码之Executors.newFixedThreadPool()与Executors.newCachedThreadPool()
2. Java 四种线程池的使用