## Java线程池概念 顾名思义，管理线程的池子，相比于手工创建、运行线程，使用线程池，有如下优点 * 降低线程创建和销毁线程造成的开销 * 提高响应速度。任务到达时，相对于手工创建一个线程，直接从线程池中拿线程，速度肯定快很多 * 提高线程可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统稳定性，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控 ## Java线程池创建 无论是创建何种类型线程池(`FixedThreadPool`、`CachedThreadPool`...)，均会调用`ThreadPoolExecutor`构造函数，下面详细解读各个参数的作用 ``` public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler); } ``` * **corePoolSize**:核心线程最大数量，通俗点来讲就是，线程池中**常驻线程**的最大数量 * **maximumPoolSize**:线程池中运行最大线程数(包括核心线程和非核心线程) * **keepAliveTime**:线程池中空闲线程（仅适用于非核心线程）所能存活的最长时间 * **unit**:存活时间单位，与keepAliveTime搭配使用 * **workQueue**：存放任务的阻塞队列 * **handler**:线程池饱和策略 ## 线程池执行流程 当提交一个新任务，线程池的处理流程如下： * 判断线程池中核心线程数是否已达阈值`corePoolSize`,若否，则创建一个新核心线程执行任务 * 若核心线程数已达阈值`corePoolSize`,判断阻塞队列`workQueue`是否已满，若未满，则将新任务添加进阻塞队列 * 若满，再判断，线程池中线程数是否达到阈值`maximumPoolSize`,若否，则新建一个非核心线程执行任务。若达到阈值，则执行**线程池饱和策略**。 线程池饱和策略分为一下几种： 1. AbortPolicy:直接抛出一个异常，**默认策略** 2. DiscardPolicy: 直接丢弃任务 3. DiscardOldestPolicy:抛弃下一个将要被执行的任务(**最旧任务**) 4. CallerRunsPolicy:主线程中执行任务 从流程角度，更形象的图：  从结构角度，更形象的图：  ## 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**先进先出** * **LinkedBlockingQueue**:使用链表实现的阻塞队列，特性先进先出，可以设置其容量，默认为`Interger.MAX_VALUE`，特性**先进先出** * **PriorityBlockingQueue**:使用平衡二叉树**堆**，实现的具有**优先级**的无界阻塞队列 * **DelayQueue**:无界阻塞延迟队列，队列中每个元素均有过期时间，当从队列获取元素时，只有过期元素才会出队列。队列头元素是最块要过期的元素。 * **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 ## 几种典型的线程池 1. SingleThreadExecutor ``` public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); } ``` 创建单个线程。它适用于需要保证顺序地执行各个任务;并且在任意时间点，不会有多个线程是活动的应用场景。 `SingleThreadExecutor`的`corePoolSize`和`maximumPoolSize`被设置为1，使用无界队列`LinkedBlockingQueue`作为线程池的工作队列。  * 当线程池中没有线程时，会创建一个新线程来执行任务。 * 当前线程池中有一个线程后，将新任务加入`LinkedBlockingQueue` * 线程执行完第一个任务后，会在一个无限循环中反复从`LinkedBlockingQueue`获取任务来执行。 **使用场景**：适用于串行执行任务场景 2. FixedThreadPool ``` public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), threadFactory); } ``` `corePoolSize`等于`maximumPoolSize`,所以**线程池中只有核心线程**，使用无界阻塞队列`LinkedBlockingQueue`作为工作队列 `FixedThreadPool`是一种线程数量固定的线程池，当线程处于空闲状态时，他们并不会被回收，除非线程池被关闭。当所有的线程都处于活动状态时，新的任务都会处于等待状态，直到有线程空闲出来。  * 如果当前运行的线程数少于`corePoolSize`，则创建新线程来执行任务。 * 在线程数目达到`corePoolSize`后，将新任务放到`LinkedBlockingQueue`阻塞队列中。 * 线程执行完(1)中任务后，会在循环中反复从`LinkedBlockingQueue`获取任务来执行。 **使用场景**：适用于处理CPU密集型的任务，确保CPU在长期被工作线程使用的情况下，尽可能的少的分配线程，即适用执行长期的任务。 3. CachedThreadPool ``` public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>()); } ``` 核心线程数为0，总线程数量阈值为`Integer.MAX_VALUE`,即**可以创建无限的非核心线程** **执行流程** * 先执行`SynchronousQueue`的`offer`方法提交任务，并查询线程池中是否有空闲线程来执行`SynchronousQueue`的`poll`方法来移除任务。如果有，则配对成功，将任务交给这个空闲线程 * 否则，配对失败，创建新的线程去处理任务 * 当线程池中的线程空闲时，会执行`SynchronousQueue`的`poll`方法等待执行`SynchronousQueue`中新提交的任务。若等待超过60s,空闲线程就会终止 流程形象图  ### 结构形象图  **使用场景**：**执行大量短生命周期任务**。因为`maximumPoolSize`是无界的，所以提交任务的速度 > 线程池中线程处理任务的速度就要不断创建新线程；每次提交任务，都会立即有线程去处理，因此`CachedThreadPool`适用于处理大量、耗时少的任务。 4. ScheduledThreadPoolExecutor ``` public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) { return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize); } public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) { super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS, new DelayedWorkQueue()); } ``` 线程总数阈值为`Integer.MAX_VALUE`,工作队列使用`DelayedWorkQueue`，非核心线程存活时间为0，所以**线程池仅仅包含固定数目的核心线程。** 两种方式提交任务： * scheduleAtFixedRate: 按照固定速率周期执行 * scheduleWithFixedDelay：上个任务延迟固定时间后执行 **使用场景**：周期性执行任务，并且需要限制线程数量的场景