线程池基础

写博客是自己对知识梳理，目前是写给自己看，算是自己学习后的作业，也是为了养成一个良好的习惯。

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前言

本篇主要是自己对线程池基础的总结。

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一、线程池简介

1. 线程池作用
	 1.1.降低资源消耗，通过重复利用已创建的线程降低线程创建、销毁造成的消耗；
	 1.2.提高响应速度，当任务到达时，可以不需要等待线程创建就能立即执行；
	 1.3.提高线程的可管理性。
2. 线程池组成
	2.1.线程池管理器（ThreadPool）：用于创建并管理线程池，包括创建、销毁线程池，添加新任务；
   	2.2.工作线程（PoolWorker）：线程池中线程，在没有任务时处于等待状态，可以循环的执行任务；
    2.3.任务接口（Task）：每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行，它主要规定了任务的入口，任务执行完后的收尾工作，任务的执行状态等；
    2.4.任务队列（taskQueue）：用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。

二、Executors工具类

java中在JUC下有提供Executors的线程池工具类，Executors提供了五种线程池，具体如下图所示：

具体来看一下Executors几种线程池的实现：

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

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

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

	....

	阿里巴巴开发手册已经禁止了使用用Executors来创建线程池，因为它在高并发下会产生内存溢出或CPU飙高的问题，
先给出这个结论，下篇会分析一下具体的原因(不是本篇的重点)。
	从上面的源码可以看到Executors工具类创建的线程都是基于以下这个接口：
	
	    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              RejectedExecutionHandler handler);	

三、线程池参数

1. corePoolSize：线程池的核心线程数，即便是线程池里没有任何任务，也会有corePoolSize个线程在候着等任务；
2. maximumPoolSize:最大线程数，不管你提交多少任务，线程池里最多工作线程数；
3. keepAliveTime:线程的存活时间。当线程池里的线程数大于corePoolSize时，如果等了keepAliveTime时长还没有任务可执行，则线程退出；
4. unit：这个用来指定keepAliveTime的单位，比如秒:TimeUnit.SECONDS；
5. workQueue：一个阻塞队列，提交的任务将会被放到这个队列里；
6. threadFactory：线程工厂，用来创建线程，主要是为了给线程起名字，有默认线程工厂；
7. handler：拒绝策略，当线程池里线程被耗尽，且队列也满了的时候会调用。

四、线程池工作原理

线程池工作原理：
	1. 先判断当前线程数量是否大于corePoolSize，否则创建线程来执行任务，是则会执行下一步；
	2. 判断workQueue队列是否已经满了，否则将任务号缓存到队列中等待执行，是则执行下一步；
	3. 判断当前线程数量是否大于maximumPoolSize，否则创建线程执行任务，是则执行下一步；
	4. 会调用handler，以表示线程池拒绝接收任务。

具体的过程如下图所示：

五、BlockingQueue

线程池可选择的阻塞队列：
1. 无界队列 
	队列大小无限制，常用的为无界的LinkedBlockingQueue，使用该队列做为阻塞队列时要尤其当心，
当任务耗时较长时可能会导致大量新任务在队列中堆积最终导致OOM，如Executors.newFixedThreadPool 。
2. 有界队列
	常用的有两类，一类是遵循FIFO原则的队列如ArrayBlockingQueue，另一类是优先级队列如PriorityBlockingQueue。
3. 同步移交队列
	一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻
塞状态，吞吐量要高于LinkedBlockingQueue，Executors.newCachedThreadPool用的就是它。
通对newCachedThreadPool源码分析就可以得出，它在高并发下占用的CPU超高。则高并发下慎用。

六、拒绝策略

handler的四种拒绝策略：
	1. AbortPolicy：直接抛出RejectedExecutionException异常，也是默认策略；
	2. CallerRunsPolicy：只用调用者所在的线程来运行任务；
	3. DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最近的一个任务，执行当前任务；
	4. DiscardPolicy：不处理，直接抛弃当前的任务。

七、线程池关闭

1. 为什么要关闭线程池？
	线程资源池的释放，避免出现内存泄漏问题，都是在 finally 里关闭线程池。
2. 关闭线程池方式？
	shutdown：将线程池的状态设置为SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行的任务的线程；
	shutdownNow：将线程池状态设置为STOP状态，然后尝试停止所有正在执行任务或暂停的线程。
3. shutdown和shutdownNow区别？
	线程池状态不同：shutdown执行时程池的状态是SHUTDOWN；shutdownNow执行时线程池状态是STOP；
	关闭线程不同：shutdownNow执行后会将正在执行的线程中断，但shutdown不会。

八、相关问题

1. execute和submit区别？
	1.1.execte是没有返回值，submit是有同步阻塞的返回值；
	1.2.execte不好捕捉异常，submit可以通过捕获Future.get抛出的异常。
	
2. 设计线程池是否线程越多越好？
 	由于CPU的核心数有限，线程之间切换也需要开销，频繁的切换上下文会使性能降低，适得其反，
 可以根业务类型来设置线程数。
 
3. 如何合理配置线程池？ 
	3.1. 业务是CPU密集：会有大量的计算，需要尽量压榨CPU性能，应配置尽可能小的线程，参考值 Ncpu+1；
	3.2. 业务是IO密集：会有大量的文件读写，尽可能多配置线程，参考值 2 * Ncpu。
	
4. 核心线程是否能被回收？
	除非设置了 allowCoreTheadTimeOut = true .否则 核心线程即便没有任务也会存活等待任务。

总结

1. 在有高并发下业务下，禁止使用Executors创建线程池；
2. 线程池的线程数需要参考服务器CPU的核数及业务类型（CPU密集 or IO密集）来确认；
3. 使用线程池时要必须要清楚线程池的工作原理和参数详解；
4. 尽可能的结合业务使用ThreadPoolExecutor创建线程池。