java多线程之线程池

Thread

线程的状态

线程有如下几种状态：
创建——就绪——运行——阻塞——关闭
线程的几个常用方法

• start()：使用多线程时调用的方法，调用该方法后thread提交给cpu进行调度，此时线程为就绪态，需要获取cpu资源后才真正的进入运行状态
• run()：单独调用run方法只是将方法内容执行一次，没有触发多线程
• wait(）：wait方法属于Object的方法，调用该方法时必须持有对象锁，也就是在同步代码块或者是同步方法中才能调用。执行该方法后，线程释放对象锁，并进入等待状态，需要调用notify或者notifyAll唤醒，唤醒后同样需要获取锁后才能继续执行，或者中断程序
• notify()：该方法可以唤醒wait中的线程，同样需要在同步代码块中执行，执行该方法后，会唤醒等待池中某个需要该对象锁的线程，这里注意的是不会马上唤醒，而是等待调用notify的线程执行同步代码完成释放锁后，wait线程才会进入就绪，等待cpu调度。notifyAll会唤醒所有线程参加锁的竞争。
• yield()：调用此方法的线程交出cpu时间片，重新进入获取cpu时间片的竞争。
• join(Long)：此方法常用于主线程等待子线程结束，例如在main中调用子线程的join方法，main一定会等待子线程结束后，main线程才会退出。
• sleep():线程进入阻塞状态，不释放锁

线程池作用

• 利用线程池管理并复用线程、控制最大并发数等。
• 实现任务线程队列缓存策略和拒绝机制。
• 实现某些与时间相关的功能，如定时执行、周期执行等。
• 隔离线程环境。比如，交易服务和搜索服务在同一台服务器上，分别开启两个线程池，交易线程的资源消耗明显要大；因此，通过配置独立的线程池，将较慢的交易服务与搜索服务隔开，避免个服务线程互相影响。

关于上述第四点，可以利用单例模式，在整个app中使用一个线程池，也可以按需求使用多个线程池

1.Executors.newFixedThreadPool

• 该类型线程池会先创建一个指定大小的线程池，从描述可以看出，此线程池是一个定长的线程池，线程数最多不会超过指定值，当满足条件的线程被提交且可用线程数已满，该线程会加入等待队列中。如果有任意一个线程在被终止之前发生失败，会创建一个新的线程替代。

• 上面的代码可以看到，核心线程数和最大线程数是一个值，实际最大线程数在此线程池中是无效的。
  线程允许的空闲时间为0。使用的是无界队列LinkedBlockingQuene，满足FIFO策略。无界队列构造器中指定的大小为Integer.MAXVALUE。这里调用ThreadPoolExecutor构造器时，源码中还指定了使用默认的拒绝策略AbortPolicy （遭到拒绝抛出异常）。

• 结论：当提交的线程数大于核心线程数时，都会别添加到无界队列中，核心线程处理完任务后马从队列中提取新的任务，注意此过程中不会再创建新的线程，直到任务处理完毕，线程不会经过等待马上被回收。由此，固定大小的线程池存在队列大小的无限增长的可能性，适用于线程之间无影响的情况。

二、Executors.newCachedTreadPool

• 缓存线程池中核心线程数为0，最大线程数为Integer.MAX_VALUE，线程空闲时间为60S，默认使用的为同步队列，拒绝策略为默认的抛异常策略。
• 同步队列不能保持任务，所以当任务提交时，由于核心线程数为0，所以同步队列会直接提交任务，线程池创建新的线程执行任务，当任务执行完成时，并且空闲时间小于60s时，接下来的任务会首先提交到空闲线程执行。该线程池会存在无限线程的可能性。该线程池有一个特性，提交的任务一定是满足FIFO的，所以，当线程执行顺序有一定要求时，可以使用该线程池。

三、Executors.newScheduledThreadPool

• 调度线程池，指定核心线程大小，最大线程数为Integer.MAX_VALUE，线程空闲时间为0纳秒，采用延时队列，默认拒绝策略抛出异常。
• DelayedWordQueue队列是一个满足堆的排序阻塞队列，按照最先执行的时间进行排序。
• 当线程池执行execute方法时，会调用 schedule方法创建一个带有触发器的定时任务放入队列中。

• 结论：ScheduledThreadPoolExecutor继承了ThreadPoolExecutor类，因此，整体上功能一致，线程池主要负责创建线程（Worker类），线程从阻塞队列中不断获取新的异步任务，直到阻塞队列中已经没有了异步任务为止。但是相较于ThreadPoolExecutor来说，ScheduledThreadPoolExecutor具有延时执行任务和可周期性执行任务的特性，ScheduledThreadPoolExecutor重新设计了任务类ScheduleFutureTask,ScheduleFutureTask重写了run方法使其具有可延时执行和可周期性执行任务的特性。另外，阻塞队列DelayedWorkQueue是可根据优先级排序的队列，采用了堆的底层数据结构，使得与当前时间相比，待执行时间越靠近的任务放置队头，以便线程能够获取到任务进行执行；
  链接：https://www.jianshu.com/p/502f9952c09b

newSingleThreadExecutor

• 一个线程为1的fixedThreadExecutor

newSingleThreadScheduledExecutor

• 一个线程核心大小为1的ScheduledThreadPool

Executor中还可以创建其他类型的线程池，下次在研究了

线程池的Executor

1.当小于核心线程数的线程在运行时，提交一个新的任务会创建一个新的线程执行任务
2.当核心线程达到指定大小时，再提交的任务会进入队列。
3.当队列已满的时候，且最大线程数大于核心线程数时，会创建新的线程执行任务
4.如果任务持续增加到大于最大线程数时会执行拒绝策略。
借用一张图片 from：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_41910694/article/details/90676705

四种拒绝策略

• AbortPolicy：直接抛出异常。（上面四种线程池默认采用的）
• 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。
  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不能处理的任务。

队列

• ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。
• LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出） 排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列
• SynchronousQueue：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，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法+ Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。
• DelayedWordQueue队列是一个满足堆的排序阻塞队列，按照最先执行的时间进行排序。

最后在addWorker中，如果任务添加成功，最终看到的还是线程的start方法开始线程
从这里还可以复习下start和run方法的区别， 线程执行start方法后可接着执行本地方法start0，最后执行run方法才算开启了新的线程值，start方法只能说是在一个线程中开启另外一个线程，新线程的执行最终还是run。

关于submit提交方法

最近在工作中有使用到带返回的callable的使用，线程池可以通过submit提交任务，并获得一个Future，
该接口中有一个get方法获得线程的返回结果，方法会阻塞调用线程的执行。执行原理还有待深究。