线程池

参考

        java自带线程池和队列详解

        线程池的原理及实现

目的

        减少系统在创建和销毁线程时对资源的消耗；防止因为过多创建线程导致系统崩溃。

Executor和ExecutorService

        Executor：是java内置线程池的顶级接口，它只有一个execute()方法，用来执行Runnable类型的任务。

        ExecutorService：继承于Executor，并且声明了管理线程池的方法。在实际意义上，可以认为它是线程池的入口。它里面的常用方法如下：

        shutdown()：平缓地关闭线程池。调用该方法后，线程池并不会立即关闭。它会等待线程池中的任务全部结束后才关闭(不管在调用shutdown()时这个任务有没有开始执行)。但是，调用该方法后，线程池不会再接收新的任务。

        shutdownNow()：强制关闭线程池，取消所有正在执行的任务，并将没有执行的任务以List集合的形式返回。但要注意：它并不能保证绝对完全地取消正在执行的任务，因为一般的子类都是通过Thread#interrupt()进行操作的。

        isShutdown()：在ExecutorService关闭后返回true,否则返回false。

        awaitTermination()：在指定timeout时长后检测ExecutorService是否已终止(isTerminated()返回true)。如果终止，返回true。否则返回false。注意，它会阻塞当前线程，直到ExecutorService已经终止或者超时。

        isTerminated()：如果ExecutorService关闭后，线程池中的任务已全部结束，就返回true，否则返回false。如果ExecutorService没有关闭，该方法会直接返回fales。

Executors

        工具类。该类中提供了一些静态方法，用于生成一些常用的线程池。常用方法如下：

        newFixedThreadPool()：创建指定大小的线程池。线程池中会始终保存着这些线程，即使这些线程都处于空闲状态。它的源码如下：

    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());    }

        当某个线程因为意外情况而中断时，系统会重新创建一个线程补充到线程池中。

        newSingleThreadExecutor()：创建只含有单个线程的线程池。该线程会串行地执行所有任务。如果该线程因为意外情况而中断，系统会补充一个新线程。

        newCachedThreadPool()：创建可缓存的线程池，该线程池的大小无限制。当线程60s不执行任务时，便会被回终止，并且从线程池中移除。当任务到来，而线程池中没有可用线程时，系统会创建新的线程执行任务，并且将新线程添加到线程池中。源码为：

    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,                                      60L, TimeUnit.SECONDS,                                      new SynchronousQueue<Runnable>());    }

        它的第二个参数是Integer.MAX_VALUE，也就是说可以往线程池中不断添加新的线程。而第一个参数为0，说明开始时线程池中并不存在线程，只有当有新任务时，系统才会创建新的线程并且添加到池中。第三、四个参数说明线程可以在线程池中以空闲状态待60s，一旦超过60s便会被移出线程池，进而销毁掉。

        newScheduledThreadPool()：创建可定时执行任务的线程池，该线程池的大小无限制。它的参数指的是线程池中时刻保持的线程的数量，即使这些线程处于空闲状态也不会被销毁。

ThreadPoolExecutor

        参考：自带线程池详解

        实现了ExecutorService接口。构造函数中的几个参数的意思为：
        corePoolSize：线程池中保留的线程个数。

        maximumPoolSize：线程池最大容纳线程的个数。

        keepAliveTime：空闲线程结束的超时时间

        unit：keepAliveTime的单位

        workQueue：存放任务的队列

执行过程

        线程池在刚创建时，池中没有一个线程。当有新任务添加后，如果线程池中线程的数量少于corePoolSize，那么会创建新线程执行任务；如果大于或等于corePoolSize，但workQueue未满，会将任务加到workQueue中；如果workQueue已满，且线程数量小于maximunPoolSize，那么会创建新线程执行；如果大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会抛出异常。

        如果某个线程空闲时间超过了keepAliveTime，并且当前的线程总数超过了corePoolSize，那么该线程会被停掉。因此，当任务全部执行完毕后，线程池中线程的数量会降低到corePoolSize个。

任务队列

        它是BlockingQueue<Runnable>类型，常用的两个子类为LinkedBlockingQueue与ArrayBlockingQueue。相较于前者，后者的存储数量是有限的，在创建该对象时必须传入一个capacity值。

        当我们的队列使用LinkedBlockingQueue时，maximumPoolSize的值就没有意义，因为队列是无限的，也就不存在队列存满的情况了。

        例如在Executors.newFixedThreadPool()中，它使用LinkedBlockingQueue作为任务队列，就保证了无论添加多少个任务，线程池中线程的个数永远是newFixedThreadPool传入的参数，这样就相当于创建了一个固定线程数量的线程池。

源码

public void execute(Runnable command) {if (command == null)throw new NullPointerException();if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {/* * 进入到该判断，说明有出现以下两种情况中的一种： （1）当前任务执行线程数量不小于核心线程数（核心线程已经用完） * （2）创建新的线程失败（核心线程没有用完，但创建失败） 当发生上面两种情况时，便会进行如下操作。 首先判断当前线程池的状态。 * 如果处于RUNNING状态，便尝试着将任务添加到任务队列中。 * 如果不处于RUNNING状态或者添加失败，并尝试依据最大线程数量进行再次操作。 */if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {/* * 能走到该判断内，说明command已经被添加到任务队列中了。 * 此时会进行再一次的判断。这是因为虽然任务被添加到任务队列，但它不能被执行 * 要么它不应该执行，在它添加进任务队列之前在别的地方关闭了该线程池 * ——runState!=RUNNING，毕竟添加进队列也需要一段时间 要么它没办法被执行，poolSize == 0。 * 所以为了保证新添加的任务能被处理，必须进行再一次的判断。 */if (runState != RUNNING || poolSize == 0)ensureQueuedTaskHandled(command);}/* * 如果不处于RUNNING状态，或者添加失败（有可能是因为任务队列已满）。便会根据根据线程池中线程数量与最大线程数的关系进行操作。 * 一旦连最大线程数都处理不了(即addIfUnderMaximunPoolSize()返回false)，那么线程池拒绝了该任务， * 便会调用设置的拒绝策略。如果处理了，那么该任务就被执行。 */else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))reject(command); // is shutdown or saturated}}

        从上面的方法也可以看出，线程池对任务的处理优先级为：核心线程>任务队列>最大线程。核心线程未满时，新建新线程用来执行任务；核心线程已满时，便将新任务添加到任务队列中；任务队列已满时，便会调用设置的拒绝策略操作该任务。
addIfUnderCorePoolSize

private boolean addIfUnderCorePoolSize(Runnable firstTask) {Thread t = null;final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();//加锁try {//判断是否应该创建新的线程if (poolSize < corePoolSize && runState == RUNNING)t = addThread(firstTask);//核心线程未满，且处于RUNNINT状态，就创建新线程执行任务} finally {mainLock.unlock(); /* 解除锁定，说明关键线程的修改或读取已经完毕 */}if (t == null)//如果创建新线程未成功return false;t.start();//如果创建新线程成功，便启动新线程。return true;}

        从上面可以看出addIfUnderCorePoolSize()的主要作用时：在核心线程未满的前提下，通过创建新的线程来扩展线程池，并用新线程执行任务。这也可以看出：对新提交的任务首先需要经过核心线程的判断，如果核心线程未处理再进行任务队列和最大线程的判断。

        addIfUnderMaximumPoolSize()与之类似，略。