线程池原理

为什么需要线程池

java线程的创建非常昂贵，需要jvm和os配合完成大量工作，必须为线程堆栈分配和初始化大量内存块，其中包含至少1mb的栈内存，需进行系统调用，以便在os中创建和注册本地线程。频繁创建和销毁线程是非常低效，必须使用线程池，线程池主要解决了两个问题
1）提升性能：线程池能独立负责线程的创建、维护和分配；
2）线程管理：每个java线程池会保持一些基本的线程统计信息；

线程池的类与接口

类/接口	简介
Executor	java异步目标的执行者接口，执行任务目标
ExecutorService	继承Executor 执行者服务接口，对外提供接受异步任务
AbstractExecutorService	抽象类，实现ExecutorService接口，提供默认实现
ThreadPoolExecutor	即为线程池类，继承AbstractExecutorService抽象类
ScheduledExecutorServcie	接口，继承ExecutorService,可以完成延迟和周期性任务的调度。
ScheduledThreadPoolExecutor	继承ThreadPoolExecutor 实现ScheduledExecutorService，类似Timer，高并发程序中性能优于Timer

线程池的创建与使用

Exeutors 静态工厂里类创建线程池

静态方法	简介
newSingleThreadExecutor（）	创建只有一个线程的线程池，可以保证所有任务按顺序执行
newFixedThreadPool(int n)	创建固定大小的线程池
newCachrThreadPool()	创建不限制线程数量的线程池，任何提交的任务都立即执行
newScheduledThreadPool()	创建可定期或者延时执行任务的线程池

由于使用Executors创建的线程池使用无界队列可能导致的内存资源耗尽，或者不限制创建线程个数而导致的CPU资源耗尽等问题， 应该杜绝使用这些便捷方法，而是直接使用线程池ThreadPoolExecutor的构造器。

线程池的标准创建方式

通过构造器ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor的构造方法完成,线程池构造器主要参数如下；

项目	Value
int corePoolSize 核心线程数	即使线程空闲也不会回收
int maximumPoolSize	线程数的上限
long keepAliveTime TimeUint unit	线程最大空闲时长
BlockingQueue workQueue	任务排队的队列
ThreadFactory threadFactory	新线程的产生方式
RejectedExecutorionHandler handler	拒绝策略

线程池队列

如果线程池的核心线程都在忙，那么所接收到的目标任务缓存在阻塞队列中，BlockingQueue 线程池阻塞队列是超级接口，实现类有

项目	Value
ArrayBlockQueue	基于数组实现的有界阻塞队列，先进先出排序。
LinkedBlockingQueue	基于链表实现的有界阻塞队列，先进先出排序任务
PriorityBlockingQueue	具有优先级的无界阻塞队列
DelayQueue	无界延迟队列 底层基于PriporityBlockingQueue实现，队列每个元素都有过期时间，已过去的元素才会出队。
SynchronousQueue	同步队列，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的调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，newCachrThreadPool 创建的线程池使用此队列

调度器的钩子方法

ThreadPoolExecutor线程池调度器为每个任务执行前后提供了够足方法ThreadPoolExecutor类提供了三个钩子方法

1. protected void beforeExecute(Thread t, Runable r) { }
   执行任务前的钩子方法
2. protected void afterExecute（Runable r，Throwable t）{ }
   执行任务后的钩子方法
3. protected void terminated （）{ }
   线程池终止时的钩子方法

线程池的拒绝策略

任务被拒绝有两种情况，线程池已关闭或者工作队列已满且maximumPoolSize已满，拒绝策略都会调用 RejectedExecutionHandler 实例的rejectedExecution方法，RejectedExecutionHandler 拒绝策略接口 juc提供了四种实现；

策略种类	简介
AbortPolocy 拒绝策略	直接抛出异常，默认策略
DiscardPolicy	抛弃策略 直接抛弃任务，不抛异常
DiscardOldestPolicy	抛弃最老任务策略
CallerRunsPolicy	调用者执行策略，在新任务被添加到线程池时，如果添加失败，那么提交任务线程会自己去执行该任务，不会使用线程池中的线程去执行新任务。

线程池状态

状态	简介
runing	线程池创建后的初始状态，可以执行任务
shutdown	不接受新任务 ，工作队列中的任务执行完毕
stop	不接受新任务，不处理队列中的任务，并中断所有工作线程
tidying	所有任务已终止或处理完成，将会执行 terminated（）钩子方法
terminated	执行terminated（）钩子方法后的状态

线程池关闭的三个方法

1. shutdown 方法关闭线程池，拒绝接受新任务，添加新任务会抛出异常，线程池不会立刻退出，知道添加到线程池的任务执行完成才退出。
2. shutdownnow方法，线程池会立即变成stop，并试图停止正在执行的线程，不再处理阻塞队列中等待的任务。
3. awaitTermination 等待线程池完成关闭，才返回。在调用线程池的shutdown()与shutdownNow()方法时，当前线程会立即返回，不会一直等待直到线程池完成关闭。如果需要等到线程池关闭完成，可以调用awaitTermination()方法。

线程池调度流程