Java线程池笔记

为什么要使用线程池

可以看一下阿里巴巴《Java开发手册》中的描述：

【强制】线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显式创建线程。
说明：线程池的好处是减少在创建和销毁线程上所消耗的时间以及系统资源的开销，解决资源不足的问题。
如果不使用线程池，有可能造成系统创建大量同类线程而导致消耗完内存或者“过度切换”的问题。

主要流程

当向线程池提交一个任务之后，首先判断核心线程里的线程是否都在执行任务，如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务，如果是，则判断线程池中的工作队列是否已满，如果没有满，则将新提交的任务放进这个工作队列中。如果工作队列满了，则判断线程池的线程是否都处于工作状态，如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务，如果已经满了，则按照设定的饱和策略来处理这个任务。

常见的线程池

1. 固定大小线程池（FixedThreadPool）

核心线程数是固定的，核心线程数和最大线程数相同

2. 缓存线程池(CachedThreadPool)

核心线程数为0，根据任务量增加，最大线程数为 Integer.MAX_VALUE

3. 单线程线程池(SingleThreadExecutor)

核心线程数和最大线程数均为1

4. 定时周期性线程池(ScheduledThreadPool)

支持定时或者周期性执行任务，适合时间轮，定时任务触发

5. 周期性单线程线程池(SingleThreadScheduledExecutor)

相当于内部内部只有一个核心线程的ScheduledThreadPool

线程池参数

1、corePoolSize 核心线程数

当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任
务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法，
线程池会提前创建并启动所有基本线程。

2、runnableTaskQueue 任务队列

（1）LinkedBlockingQueue

基于链表结构的阻塞队列，按照FIFO排序元素，吞吐量通常高于ArrayBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。
最大长度Integer.MAX_VALUE，相当于无界

（2）SynchronousQueue

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，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue 
静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。

（3）PriorityBlockingQueue

一个具有优先级的无限阻塞队列

（4）DelayQueue

是线程安全的，插入队列中的数据可以按照自定义的delay时间进行排序。只有delay时间小于0的元素才能够被取出。

（5）ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是一个阻塞式的队列，继承自AbstractBlockingQueue,基于数组

3、maximumPoolSize线程池最大数量

线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并
且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是，如
果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果

4、ThreadFactory线程工厂

用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设
置更有意义的名字。使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线
程设置有意义的名字，代码如下：
new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task-%d").build();

5、RejectedExecutionHandler拒绝策略（饱和策略）

当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状
态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法
处理新任务时抛出异常
在JDK 1.5中Java线程池框架提供了以下4种策略。
·AbortPolicy：直接抛出异常。
·CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务。
·DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。
·DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。
当然，也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录
日志或持久化存储不能处理的任务。

6、keepAliveTime线程活动保持时间

线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以，
如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大时间，提高线程的利用率

7、TimeUnit线程时间单位

可选的单位有天（DAYS）、小时（HOURS）、分钟
（MINUTES）、毫秒（MILLISECONDS）、微秒（MICROSECONDS，千分之一毫秒）和纳秒
（NANOSECONDS，千分之一微秒）

向线程池中提交任务

有两种方法可以向线程池中提交任务，分别是为execute()和submit()方法。

execute() 方法用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功。
通过以下代码可知execute()方法输入的任务是一个Runnable类的实例。

threadsPool.execute(new Runnable() {
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
	}
});

submit() 方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个future类型的对象，通过这个
future对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过future的get()方法来获取返回值，get()方
法会阻塞当前线程直到任务完成，而使用get（long timeout，TimeUnit unit）方法则会阻塞当前线
程一段时间后立即返回，这时候有可能任务没有执行完。
使用Future.get()还可以用来捕捉异常

Future<Object> future = executor.submit(harReturnValuetask);
try {
	Object s = future.get();
} catch (InterruptedException e) {
	// 处理中断异常
} catch (ExecutionException e) {
	// 处理无法执行任务异常
} finally {
	// 关闭线程池
	executor.shutdown();
}

线程池的关闭

可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池。它们的原理是遍历线
程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，所以无法响应中断的任务
可能永远无法终止。但是它们存在一定的区别，shutdownNow首先将线程池的状态设置成
STOP，然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表，而
shutdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线
程。
只要调用了这两个关闭方法中的任意一个，isShutdown方法就会返回true。当所有的任务
都已关闭后，才表示线程池关闭成功，这时调用isTerminaed方法会返回true。至于应该调用哪
一种方法来关闭线程池，应该由提交到线程池的任务特性决定，通常调用shutdown方法来关闭
线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用shutdownNow方法

核心线程数怎么设置

核心线程数取决于任务的特性，分为计算密集型（cpu密集型）、io密集型。
（1）CPU密集型任务应配置尽可能小的线程，如配置Ncpu+1个线程的线程池
（2）IO密集型，是指系统大部分时间在跟I/O交互，而这个时间线程不会占用CPU来处理，即在这个时间范围内，可以由其他线程来使用CPU，因而可以多配置一些线程。

为保持处理器达到期望的使用率，最优的线程池的大小等于

Nthreads=Ncpu*Ucpu*（1+W/C）

Ncpu=CPU的数量
Ucpu=目标CPU使用率
W/C=等待时间与计算时间的比率