Java线程池创建、使用、优点、参数

一. 理解什么是线程池

线程池就是事先将多个线程对象放到一个容器中，当使用的时候不用 new 线程，而是直到从线程池中拿线程即可。

下边银行的例子

二. 为什么要使用线程池 —— 线程池的好处

线程池最大的好处就是减少每次启动、销毁线程的损耗（记不住的话就记这句话就够了）

• 降低资源损耗 —— 通过重复利用已创建的线程降低线程创建和损耗造成的消耗
• 提高响应速度 —— 任务到达时，可以不需要等到线程创建就能立即执行
• 提高线程的客观理性 —— 使用线程池可以进行统一的分配、调优和监控

三. 线程池的主要参数

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BolckingQueue<Runnable> workQueue){
	this(corePoolSize, maximunPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

• corePoolSize(线程池核心线程的大小)：向线程池提交一个任务时，如果当前线程池中已创建的线程数小于 corePoolSize，即便此刻存在空闲的线程也会创建一个新线程来执行该任务，直到已创建的线程数大于或等于 corePoolSize 时（除了利用提交新任务来创建和启动线程，也可以用 prestartCoreThread() 或 prestartAllCoreThreads()方法来提前启动线程池中的基本线程）—— 通俗点来说就是，线程池中常驻线程的最大数量。
• maximumPoolSize(线程池最大大小)：线程池所允许的最大线程个数，包括核心线程和非核心线程。
• keepAliveTime(线程存活保持时间)：线程池中空闲的非核心线程所能存活的最长时间。
• unit(时间单位)：与keepAliveTime 搭配使用，是keepAliveTime 的时间单位。
• workQueue(任务队列)：用于存放任务的阻塞队列。
• threadFactory(线程工厂)：表示生成线程池中工作流程的流程工厂，用户创建新线程。
• defaultHandler(线程饱和策略)：线程池饱和策略。

一家银行总共有 6 个窗口（maximumPoolSize），周末开了 3 分窗口办理业务（corePoolSize），某段时间来了 3 个人办理业务，三个窗口能应付过来，这时又来了 1 个，三个窗口便忙不过来了，只好让新来的客户去等待区等待（workQueue），接下来如果还有客户来，就让客户区等待区等待。但是如果等待区也坐满了，业务经理（threadFactory）便通知剩下的窗口开启办理业务，但是如果六个窗口都占满了，此时等待区也坐不下了。这个时候银行便要考虑采用什么方式（defaultHandler）来拒绝客户。过了段时间，只剩下 3 个客户在办理，这时空闲了 3 分新增的窗口，他们便开始等待一定时间（keepAliveTime）（unit），如果时间到了还没有客户来办理业务，这 3 个新增的窗口便可以管理。但是原来的 3 个窗口还继续开着。

四. 线程池执行流程

提交一个新任务：

• 判断线程池中核心线程数是否达到阈值 corePoolSize，若没有达到，则创建一个新核心线程执行任务，若满了，则进行下一步：
• 判断工作队列 workQueue 是否已满，若没满，则将新提交的任务添加到工作队列中，若满了，则进行下一步：
• 判断线程池中线程数目是否已达到阈值 maximumPoolSize，若没有达到，则新建一个工作线程(非核心线程)来执行任务，若满了，则执行饱和策略：

饱和策略：

• AbortPolicy：直接抛出一个异常，默认策略；
• DiscardPolicy：直接丢弃任务
• DiscardOldestPolicy：丢弃队列中等待最久的任务。
• CallerRunsPolicy：主线程中执行任务

五. 线程池为什么需要使用(阻塞)队列？

• 因为线程若是无限制的创建，可能会导致内存占用过多而产生OOM(out of memory,内存用完了)，并且会造成 cpu 过度切换。
• 创建线程池的消耗较高
• 线程池创建需要获取 mainlock 这个全局锁，影响并发效率，阻塞队列可以很好的缓冲。（不高明）

还有一个问题：问什么要用阻塞队列而不是非阻塞队列？

阻塞队列可以保证当任务队列中没有任务时，堵塞前来获取任务的线程，使得线程进入 wait 状态，释放 cpu 资源，当队列中有任务时才唤醒对应线程从队列中取出任务并执行。

六. 如何配置线程池

6.1 CPU 密集型任务：

尽量使用较小的线程池，一般为 cpu核心数+1。因为 cpu 密集型任务，使得 cpu 使用效率很高，若开过多的线程数，会造成 cpu 过度切换。

6.2 IO 密集型任务：

可以使用稍大的线程池，一般为 cpu核心数*2。IO密集型任务使得cpu使用效率并不高，因此可以让 cpu 在等待 IO 的时候有其他线程去处理别的任务。

6.3 混合型任务：

可以将任务分为 IO 密集型任务 和 CPU 密集型任务，然后分别用不同的线程去处理。

七. 使用无界阻塞队列的线程池会导致内存飙升吗？

会，FixedThreadPool 使用了无界阻塞队列 LinkedBlockingQueue，如果线程获取了一个任务后，执行的时间比较长，会导致阻塞队列的任务越积越多，从而导致内存使用不停飙升，最终导致 OOM

八. Java中提供的线程池

方法	corePoolSize	maximumPoolSize	keepAliveTime	workQueue
SingleThreadExecutor	1	1	0	LinkedBlockingQueue
FixedThreadPool	nThreads	nThreds	0	LinkedBlockingQueue
CachedThreadPool	0	Integer.MAX_VALUE	60s	SynchronousQueue
ScheduledThreadPool	corePoolSize	Integer.MAX_VALUE	0	DelayWorkQueue

• newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池，线程池中只有一个线程在工作，采用无界阻塞队列。来一个执行一个，来多了就在堵塞队列中等待，适用于需要保证顺序执行各个任务，适用于串行执行任务场景。
• newFixedThreadPool：创建一个固定大小的线程池，线程池中只有核心线程，采用无界阻塞队列。线程空闲下来不会被回收。
• newCachedThreadPool：创建一个可以无限扩大的线程池。适用于负载较轻的场景，执行短期异步任务。
• newScheduledThreadPool：适用于执行延时或者周期性任务。

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);

九. 运行一个线程池

• execute()，执行一个任务，没有返回值
• submit()，执行一个任务，有返回值

线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别？

接收参数：execute() 只能执行 Runnable 类型的任务。submit() 可以执行 Runnable 和 Callable 类型的任务；

返回值：submit() 方法可以返回持有计算结果的 Future 对象，而 execute() 没有返回值；

异常处理：submit() 方便 Exception 处理

十. 几种典型的工作队列

• ArrayBlockingQueue：使用数组实现的有界阻塞队列，特性是先进先出
• LinkedBlockingQueue：使用链表实现的无界阻塞队列，特性是先进先出
• DelayQueue：无界阻塞延迟队列，队列中的任务均有过期时间，从队列中获取元素时，只有过期元素才会出队列，队列头时最快要过期的元素。
• SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作，必须要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。

架构说明

• Executor 接口表示线程池，它的 execute(Runnable task) 方法来执行 Runnable 类型的任务。
• ExecutorService 中声明了管理线程池的方法，比如用于关闭线程池的 shutdown() 方法等
• Executors 类中包含一些金泰方法，他们负责生成各种类型的线程池 ExecutorService 实例。