线程池

1. 我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。
   new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime,milliseconds,runnableTaskQueue, handler); 
2. 通过下图理解参数

   

   工作线程实现核心方法

   public void run() {
   try {
   Runnable task = firstTask;
   firstTask = null;
   while (task != null || (task = getTask()) != null) {
   runTask(task);
   task = null;
   }
   } finally {
   workerDone(this);
   }
   } 

    

    

   3向线程池提交任务
   可以使用两个方法向线程池提交任务，分别为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。
      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，

   4.关闭线程池 

   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。 

   5.合理地配置线程池
   要想合理地配置线程池，就必须首先分析任务特性，可以从以下几个角度来分析。
   ·任务的性质：CPU密集型任务、IO密集型任务和混合型任务。
   ·任务的优先级：高、中和低。
   ·任务的执行时间：长、中和短。
   ·任务的依赖性：是否依赖其他系统资源，如数据库连接 

   1.估算线程池最优大小：

   Ncpu = CPU的数量 = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

   Ucpu = 目标CPU的使用率， 0 <= Ucpu <= 1;

   W/C = 等待时间与计算时间的比率；

   为了保持处理器达到期望的使用率，最优的线程池大小等于：

   Nthreads = Ncpu * Ucpu * (1+ W/C);

    

   Java的线程既是工作单元，也是执行机制。从JDK 5开始，把工作单元与执行机制分离开
   来。工作单元包括Runnable和Callable，而执行机制由Executor框架提供。 

    

    

3. 什么是阻塞队列
   阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞
   的插入和移除方法。
   1）支持阻塞的插入方法：意思是当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满。
   2）支持阻塞的移除方法：意思是在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空 
4. JDK 7提供了7个阻塞队列，如下。
   ·ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
   ·LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。
   ·PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
   ·DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。
   ·SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。
   ·LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。
   ·LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。
   1.ArrayBlockingQueue
   ArrayBlockingQueue是一个用数组实现的有界阻塞队列。此队列按照先进先出（FIFO）的原
   则对元素进行排序。
   默认情况下不保证线程公平的访问队列，所谓公平访问队列是指阻塞的线程，可以按照
   阻塞的先后顺序访问队列，即先阻塞线程先访问队列。非公平性是对先等待的线程是非公平
   的，当队列可用时，阻塞的线程都可以争夺访问队列的资格，有可能先阻塞的线程最后才访问
   队列。为了保证公平性，通常会降低吞吐量。我们可以使用以下代码创建一个公平的阻塞队
   列。
   ArrayBlockingQueue fairQueue = new ArrayBlockingQueue(1000,true);
   访问者的公平性是使用可重入锁实现的，代码如下。
   public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
   if (capacity <= 0)
   throw new IllegalArgumentException();
   this.items = new Object[capacity];
   lock = new ReentrantLock(fair);
   notEmpty = lock.newCondition();
   notFull = lock.newCondition();
   }
   2.LinkedBlockingQueue
   LinkedBlockingQueue是一个用链表实现的有界阻塞队列。此队列的默认和最大长度为
   Integer.MAX_VALUE。此队列按照先进先出的原则对元素进行排序。
   3.PriorityBlockingQueue
   PriorityBlockingQueue是一个支持优先级的无界阻塞队列。默认情况下元素采取自然顺序
   升序排列。也可以自定义类实现compareTo()方法来指定元素排序规则，或者初始化
   PriorityBlockingQueue时，指定构造参数Comparator来对元素进行排序。需要注意的是不能保证
   同优先级元素的顺序。
   4.DelayQueue
   DelayQueue是一个支持延时获取元素的无界阻塞队列。队列使用PriorityQueue来实现。队列中的元素必须实现Delayed接口，在创建元素时可以指定多久才能从队列中获取当前元素。
   只有在延迟期满时才能从队列中提取元素。
   DelayQueue非常有用，可以将DelayQueue运用在以下应用场景。
   ·缓存系统的设计：可以用DelayQueue保存缓存元素的有效期，使用一个线程循环查询
   DelayQueue，一旦能从DelayQueue中获取元素时，表示缓存有效期到了。
   5.SynchronousQueue
   SynchronousQueue是一个不存储元素的阻塞队列。每一个put操作必须等待一个take操作，
   否则不能继续添加元素。
   它支持公平访问队列。默认情况下线程采用非公平性策略访问队列。使用以下构造方法
   可以创建公平性访问的SynchronousQueue，如果设置为true，则等待的线程会采用先进先出的
   顺序访问队列。
   public SynchronousQueue(boolean fair) {
   transferer = fair new TransferQueue() : new TransferStack();
   }
   SynchronousQueue可以看成是一个传球手，负责把生产者线程处理的数据直接传递给消费
   者线程。队列本身并不存储任何元素，非常适合传递性场景。SynchronousQueue的吞吐量高于
   LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue。
   6.LinkedTransferQueue
   LinkedTransferQueue是一个由链表结构组成的无界阻塞TransferQueue队列。相对于其他阻
   塞队列，LinkedTransferQueue多了tryTransfer和transfer方法。
   7.LinkedBlockingDeque
   LinkedBlockingDeque是一个由链表结构组成的双向阻塞队列。所谓双向队列指的是可以
   从队列的两端插入和移出元素。双向队列因为多了一个操作队列的入口，在多线程同时入队
   时，也就减少了一半的竞争。相比其他的阻塞队列，LinkedBlockingDeque多了addFirst、
   addLast、offerFirst、offerLast、peekFirst和peekLast等方法，以First单词结尾的方法，表示插入、
   获取（peek）或移除双端队列的第一个元素。以Last单词结尾的方法，表示插入、获取或移除双
   端队列的最后一个元素。另外，插入方法add等同于addLast，移除方法remove等效于
   removeFirst。但是take方法却等同于takeFirst，不知道是不是JDK的bug，使用时还是用带有First
   和Last后缀的方法更清楚。
   在初始化LinkedBlockingDeque时可以设置容量防止其过度膨胀。另外，双向阻塞队列可以
   运用在“工作窃取”模式中 

四大线程池实现

 

1. FixedThreadPool
   FixedThreadPool被称为可重用固定线程数的线程池。下面是FixedThreadPool的源代码实
   现。
   public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
   return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
   0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
   new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
   }
   FixedThreadPool的corePoolSize和maximumPoolSize都被设置为创建FixedThreadPool时指
   定的参数nThreads。
   当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime为多余的空闲线程等待新任务的
   最长时间，超过这个时间后多余的线程将被终止。这里把keepAliveTime设置为0L，意味着多余
   的空闲线程会被立即终止 

1. 如果当前运行的线程数少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务。
   2）在线程池完成预热之后（当前运行的线程数等于corePoolSize），将任务加入
   LinkedBlockingQueue。
   3）线程执行完1中的任务后，会在循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行。
   FixedThreadPool使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工作队列（队列的容量为
   Integer.MAX_VALUE）。使用无界队列作为工作队列会对线程池带来如下影响。
   1）当线程池中的线程数达到corePoolSize后，新任务将在无界队列中等待，因此线程池中
   的线程数不会超过corePoolSize。
   2）由于1，使用无界队列时maximumPoolSize将是一个无效参数。
   3）由于1和2，使用无界队列时keepAliveTime将是一个无效参数。
   4）由于使用无界队列，运行中的FixedThreadPool（未执行方法shutdown()或
   shutdownNow()）不会拒绝任务（不会调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution方法）。 

SingleThreadExecutor详解
SingleThreadExecutor是使用单个worker线程的Executor。下面是SingleThreadExecutor的源
代码实现。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
SingleThreadExecutor的corePoolSize和maximumPoolSize被设置为1。其他参数与
FixedThreadPool相同。SingleThreadExecutor使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工
作队列（队列的容量为Integer.MAX_VALUE）。SingleThreadExecutor使用无界队列作为工作队列
对线程池带来的影响与FixedThreadPool相同，这里就不赘述了。

 

1. CachedThreadPool
   CachedThreadPool是一个会根据需要创建新线程的线程池。下面是创建CachedThreadPool的源代码。
   public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
   return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
   60L, TimeUnit.SECONDS,
   new SynchronousQueue<Runnable>());
   }
   CachedThreadPool的corePoolSize被设置为0，即corePool为空；maximumPoolSize被设置为
   Integer.MAX_VALUE，即maximumPool是无界的。这里把keepAliveTime设置为60L，意味着
   CachedThreadPool中的空闲线程等待新任务的最长时间为60秒，空闲线程超过60秒后将会被
   终止。
   FixedThreadPool和SingleThreadExecutor使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的
   工作队列。CachedThreadPool使用没有容量的SynchronousQueue作为线程池的工作队列，但
   CachedThreadPool的maximumPool是无界的。这意味着，如果主线程提交任务的速度高于
   maximumPool中线程处理任务的速度时，CachedThreadPool会不断创建新线程。极端情况下，
   CachedThreadPool会因为创建过多线程而耗尽CPU和内存资源 

 

 

4.ScheduledThreadPoolExecutor的运行机制
ScheduledThreadPoolExecutor的执行示意图（本文基于JDK 6）如图10-8所示。
DelayQueue是一个无界队列，所以ThreadPoolExecutor的maximumPoolSize在ScheduledThreadPoolExecutor中没有什么意义（设置maximumPoolSize的大小没有什么效果）。
ScheduledThreadPoolExecutor的执行主要分为两大部分。
1）当调用ScheduledThreadPoolExecutor的scheduleAtFixedRate()方法或者scheduleWithFixedDelay()方法时，会向ScheduledThreadPoolExecutor的DelayQueue添加一个实现了
RunnableScheduledFutur接口的ScheduledFutureTask。
2）线程池中的线程从DelayQueue中获取ScheduledFutureTask，然后执行任务