线程池的理解

新提交一个任务时的处理流程很明显：

首汽约车面试题
任务来了后还不到核心线程的数量，且核心线程有闲置的，那来的任务线程如何处理？

没有到核心线程数，即使核心线程有空闲，也会新起一个线程去执行来的任务。

1、如果当前线程池的线程数还没有达到基本大小(poolSize < corePoolSize)，无论是否有空闲的线程新增一个线程处理新提交的任务；

2、如果当前线程池的线程数大于或等于基本大小(poolSize >= corePoolSize) 且任务队列未满时，就将新提交的任务提交到阻塞队列排队，等候处理workQueue.offer(command)；

3、如果当前线程池的线程数大于或等于基本大小(poolSize >= corePoolSize) 且任务队列满时；

3.1、当前poolSize<maximumPoolSize，那么就新增线程来处理任务；

3.2、当前poolSize=maximumPoolSize，那么意味着线程池的处理能力已经达到了极限，此时需要拒绝新增加的任务。至于如何拒绝处理新增的任务，取决于线程池的饱和策略RejectedExecutionHandler。

线程弊端如下：
1）每次通过new Thread()创建对象性能不佳。因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。
2）线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，及可能占用过多系统资源导致死机或oom。
3）缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。

相比new Thread，Java提供的四种线程池的好处在于：
1）重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，提升性能，通过重复利用已创建的线程降低资源消耗。
2）提高线程的可管理性，可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
3）提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能，提高响应速度。

一.Java中的ThreadPoolExecutor类

java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor类是线程池中最核心的一个类，因此如果要透彻地了解Java中的线程池，必须先了解这个类。下面我们来看一下ThreadPoolExecutor类的具体实现源码。
在ThreadPoolExecutor类中提供了四个构造方法：

下面解释下一下构造器中各个参数的含义：

corePoolSize：核心池的大小，这个参数跟后面讲述的线程池的实现原理有非常大的关系。在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中；

核心线程默认情况下会一直存活在线程池中，即使这个核心线程啥也不干(闲置状态)。如果指定ThreadPoolExecutor的 allowCoreThreadTimeOut 这个属性为true，那么核心线程如果不干活(闲置状态)的话，超过一定时间( keepAliveTime)，就会被销毁掉

maximumPoolSize：线程池最大线程数，这个参数也是一个非常重要的参数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程；

keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize，即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0；

unit：参数keepAliveTime的时间单位，有7种取值，在TimeUnit类中有7种静态属性：

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

workQueue：一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务，这个参数的选择也很重要，会对线程池的运行过程产生重大影响，一般来说，这里的阻塞队列有以下几种选择：

ArrayBlockingQueue; 数组
LinkedBlockingQueue; 链表
SynchronousQueue;

ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用较少，一般使用LinkedBlockingQueue和Synchronous。线程池的排队策略与BlockingQueue有关。
threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程；

handler：表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值：
拒绝策略介绍
线程池的拒绝策略，是指当任务添加到线程池中被拒绝，而采取的处理措施。
当任务添加到线程池中之所以被拒绝，可能是由于：第一，线程池异常关闭。第二，任务数量超过线程池的最大限制。

线程池共包括4种拒绝策略，它们分别是：AbortPolicy, CallerRunsPolicy, DiscardOldestPolicy和DiscardPolicy。
都是在添加任务被拒绝后
都是ThreadPoolExecutor,策略

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，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（重复此过程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

eadPoolExecutor类的代码可以知道，ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService，我们来看一下AbstractExecutorService的实现：

public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {

protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) { };
protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) { };
public Future<?> submit(Runnable task) {};
public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) { };
public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) { };
private <T> T doInvokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                        boolean timed, long nanos)
    throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
};
public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
    throws InterruptedException, ExecutionException {
};
public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                       long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
};
public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
    throws InterruptedException {
};
public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                     long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException {
};

}

AbstractExecutorService是一个抽象类，它实现了ExecutorService接口。
我们接着看ExecutorService接口的实现：

public interface ExecutorService extends Executor {

void shutdown();
boolean isShutdown();
boolean isTerminated();
boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException;
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
Future<?> submit(Runnable task);
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
    throws InterruptedException;
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                              long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException;

<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
    throws InterruptedException, ExecutionException;
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

}

而ExecutorService又是继承了Executor接口，我们看一下Executor接口的实现：

public interface Executor {
void execute(Runnable command);
}

到这里，大家应该明白了ThreadPoolExecutor、AbstractExecutorService、ExecutorService和Executor几个之间的关系了。
Executor是一个顶层接口，在它里面只声明了一个方法execute(Runnable)，返回值为void，参数为Runnable类型，从字面意思可以理解，就是用来执行传进去的任务的；
然后ExecutorService接口继承了Executor接口，并声明了一些方法：submit、invokeAll、invokeAny以及shutDown等；
抽象类AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口，基本实现了ExecutorService中声明的所有方法；
然后ThreadPoolExecutor继承了类AbstractExecutorService。
在ThreadPoolExecutor类中有几个非常重要的方法：
execute()
submit()
shutdown()
shutdownNow()

execute()方法实际上是Executor中声明的方法，在ThreadPoolExecutor进行了具体的实现，这个方法是ThreadPoolExecutor的核心方法，通过这个方法可以向线程池提交一个任务，交由线程池去执行。
submit()方法是在ExecutorService中声明的方法，在AbstractExecutorService就已经有了具体的实现，在ThreadPoolExecutor中并没有对其进行重写，这个方法也是用来向线程池提交任务的，但是它和execute()方法不同，它能够返回任务执行的结果，去看submit()方法的实现，会发现它实际上还是调用的execute()方法，只不过它利用了Future来获取任务执行结果（Future相关内容将在下一篇讲述）。
shutdown()和shutdownNow()是用来关闭线程池的。
还有很多其他的方法：
比如：getQueue() 、getPoolSize() 、getActiveCount()、getCompletedTaskCount()等获取与线程池相关属性的方法

1）首先，要清楚corePoolSize和maximumPoolSize的含义；
2）其次，要知道Worker是用来起到什么作用的；
3）要知道任务提交给线程池之后的处理策略，这里总结一下主要有4点：

如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务；

如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出去执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务；
*
如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理；
*
如果线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止，直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize；如果允许为核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime，线程也会被终止。

3.线程池中的线程初始化
默认情况下，创建线程池之后，线程池中是没有线程的，需要提交任务之后才会创建线程。
在实际中如果需要线程池创建之后立即创建线程，可以通过以下两个方法办到：
prestartCoreThread()：初始化一个核心线程；
prestartAllCoreThreads()：初始化所有核心线程

4.任务缓存队列及排队策略
在前面我们多次提到了任务缓存队列，即workQueue，它用来存放等待执行的任务。
workQueue的类型为BlockingQueue，通常可以取下面三种类型：
1）ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小；
2）LinkedBlockingQueue：基于链表的先进先出队列，如果创建时没有指定此队列大小，则默认为Integer.MAX_VALUE；
3）synchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。

5.任务拒绝策略

当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，通常有以下四种策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，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（重复此过程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

拒绝策略：当任务源源不断的过来，而我们的系统又处理不过来的时候，我们要采取的策略是拒绝服务。RejectedExecutionHandler接口提供了拒绝任务处理的自定义方法的机会。在ThreadPoolExecutor中已经包含四种处理策略。
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。
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) { if (!e.isShutdown()) { r.run(); }}
这个策略显然不想放弃执行任务。但是由于池中已经没有任何资源了，那么就直接使用调用该execute的线程本身来执行。（开始我总不想丢弃任务的执行，但是对某些应用场景来讲，很有可能造成当前线程也被阻塞。如果所有线程都是不能执行的，很可能导致程序没法继续跑了。需要视业务情景而定吧。）
AbortPolicy：处理程序遭到拒绝将抛出运行时 RejectedExecutionException
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {throw new RejectedExecutionException();}
这种策略直接抛出异常，丢弃任务。（jdk默认策略，队列满并线程满时直接拒绝添加新任务，并抛出异常，所以说有时候放弃也是一种勇气，为了保证后续任务的正常进行，丢弃一些也是可以接收的，记得做好记录）
DiscardPolicy：不能执行的任务将被删除
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {}
这种策略和AbortPolicy几乎一样，也是丢弃任务，只不过他不抛出异常。
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）
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) { if (!e.isShutdown()) {e.getQueue().poll();e.execute®; }}
该策略就稍微复杂一些，在pool没有关闭的前提下首先丢掉缓存在队列中的最早的任务，然后重新尝试运行该任务。这个策略需要适当小心。

taskCount 线程池需要执行的任务数量
largestPoolSize 线程池里曾经创建过的最大线程数量

注：超过核心线程放到 链表队列 然后最大线程
然后放弃原则： 同时做好日志和监控和重试原则

线程池参数配置：核心线程5个，最大线程数10个，队列长度为100。

那么线程池启动的时候不会创建任何线程，假设请求进来6个，则会创建5个核心线程来处理五个请求，另一个没被处理到的进入到队列。这时候有进来99个请求，线程池发现核心线程满了，队列还在空着99个位置，所以会进入到队列里99个，加上刚才的1个正好100个。这时候再次进来5个请求，线程池会再次开辟五个非核心线程来处理这五个请求。目前的情况是线程池里线程数是10个RUNNING状态的，队列里100个也满了。如果这时候又进来1个请求，则直接走拒绝策略。