Java 线程池

线程池

　程序启动一个新线程成本是比较高的，因为它涉及到要与操作系统进行交互。而使用线程池可以很好的提高性能，尤其是当程序中要创建大量生存期很短的线程时，更应该考虑使用线程池。线程池里的每一个线程代码结束后，并不会死亡，而是再次回到线程池中成为空闲状态，等待下一个对象来使用。在JDK5之前，我们必须手动实现自己的线程池，从JDK5开始，Java内置支持线程池。
　线程是稀缺资源，如果被无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，合理的使用线程池对线程进行统一分配、调优和监控，有以下好处：
　1、降低资源消耗；
　2、提高响应速度；
　3、提高线程的可管理性。

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线程池实现原理

当一个新任务提交到线程池后，处理流程如下：

1、线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务；如果核心线程池已满，则进入下一步。

2、线程池判断工作队列是否已满。如果工作队列未满，则将新任务存储于工作队列中。如果工作队列也满了，则进入下一步。

3、线程池判断线程池中的线程是否都处于工作状态。如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务，如果线程池已满，则交给饱和策略处理该任务。

ThreadPoolExecutor执行execute方法分下面4种情况。
1）如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务（注意，执行这一步骤
需要获取全局锁）。
2）如果运行的线程等于或多于corePoolSize，则将任务加入BlockingQueue等待。
3）如果无法将任务加入BlockingQueue（队列已满），则创建新的线程来处理任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）。
4）如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize，任务将被拒绝，并调用 RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

线程池一般由两种角色构成：多个工作线程 和 一个阻塞队列。

１）工作线程
　工作线程是一组已经处在运行中的线程，它们不断地向阻塞队列中领取任务执行。
２）阻塞队列
　阻塞队列用于存储工作线程来不及处理的任务。当工作线程都在执行任务时，到来的新任务就只能暂时在阻塞队列中存储。

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ThreadPoolExecutor的使用

（１）我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, timeUnit, runnableTaskQueue, handler);

1）corePoolSize：线程池的基本大小
它表示你希望线程池达到的一个值。线程池会尽量把实际线程数量保持在这个值上下。当提交一个任务时，线程池创建一个新线程执行任务，就算空闲线程可以执行该任务也一样会创建新线程，直到当前线程数等于corePoolSize；如果当前线程数为corePoolSize，继续提交的任务被保存到阻塞队列中，等待被执行。

2）maximumPoolSize：最大线程数量
这是线程数量的上界。 如果当前阻塞队列满了，且继续提交任务，则创建新的线程执行任务，前提是当前线程数小于maximumPoolSize。如果超过可maximumPoolSize就会调用饱和策略

3）keepAliveTime
线程空闲时的存活时间，即当线程没有任务执行时，继续存活的时间；默认情况下，该参数只在线程数大于corePoolSize时才有用；

4）RejectExecutionHandler
线程池的饱和策略，当阻塞队列满了，且没有空闲的工作线程，如果继续提交任务，必须采取一种策略处理该任务，线程池提供了4种策略：
　1、AbortPolicy：直接抛出异常，默认策略；
　2、CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来执行任务；
　3、DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中靠最前的任务，并执行当前任务；
　4、DiscardPolicy：直接丢弃任务；

５）runnableTaskQueue：任务队列
这是一个存放任务的阻塞队列，可以有如下几种选择：
　１．ArrayBlockingQueue ：它是一个由数组实现的阻塞队列，FIFO。
　２．LinkedBlockingQueue ：它是一个由链表实现的阻塞队列，FIFO。 吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue，fixedThreadPool使用的阻塞队列就是它。 它是一个无界队列。
　３．SynchronousQueue ：它是一个没有存储空间的阻塞队列，任务提交给它之后必须要交给一条工作线程处理；如果当前没有空闲的工作线程，则立即创建一条新的工作线程。 cachedThreadPool用的阻塞队列就是它。 它是一个无界队列。
　４．PriorityBlockingQueue ：它是一个优先权阻塞队列。如果优先级高的任务一直提交到队列里，那么优先级低的任务就不可能执行。
建议使用有界队列，因为如果使用无界队列，出了问题比如线程全部阻塞，任务挤压在线程池里，那么队列里的等待的任务会越来越多，撑满内存导致系统崩溃。

（2）向线程池提交任务
可以使用execute()和submit()两种方法向线程池提交任务。

1）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。 通过以下代码可知execute()方法输入的任务是一个Runnable类的实例，必须实现Runnable接口。

threadsPool.execute(new Runnable() {                                    @Override                                    public void run() {                                            // TODO Auto-generated method stub             }                     })；

２）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，并且可以通过future的get()方法来获取返回值。

Future<Object> future = executor.submit(harReturnValuetask);                           try {                                        Object s = future.get();                          } catch (InterruptedException e) {                                    // 处理中断异常                          } catch (ExecutionException e) {                                      // 处理无法执行任务异常                        } finally {                                        　　// 关闭线程池                                        executor.shutdown();                }

（３）关闭线程池
　关闭线程池有两种方式：shutdown和shutdownNow，关闭时，会遍历所有的线程，调用它们的interrupt函数中断线程。但这两种方式对于正在执行的线程处理方式不同，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。
　通常调用shutdown方法来关闭 线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用shutdownNow方法。