线程池初步认识

1.什么是线程池
为了避免系统频繁地创建和销毁线程，消耗系统资源，我们可以让创建的线程进行复用。就如同数据库的连接池一样，当系统需要用到数据库时，并不是创建一个新的连接，而是从连接池中获取一个连接。线程也类似，当需要用到线程时就可以去池子中拿一个空闲线程，用完之后就“还”给线程池，通过这种方式可以节约不少创建和销毁线程的时间。
2.JDK对线程池的支持
Executor结构图：

其中ThreadPoolExecutor表示一个线程池，Executors类则扮演这线程池工厂的角色。通过这个工厂可以获得一下类型的线程池：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads);public static ExecutorService newSingleThreadExecutor();public static ExecutorService newCachedThreadPool();public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor();public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize);

1.newFixedThreadPool()方法：该方法返回一个固定线程数量的线程池。该线程池中的线程数量始终不变。当有一个新的任务提交时，线程池中若有空闲线程，则立即执行。若没有则新的任务会被暂存在一个任务队列中，待有线程空闲时在执行。
2.newSingleThreadExecutor()方法：该方法返回一个只有一个线程的线程池。若多余一个任务被提交到该线程池，任务会被保存在一个任务队列中，待线程空闲，按先入先出的顺序执行队列中的任务。
3.newCachedThreadPool()方法：该方法返回一个可根据实际情况调整线程数量的线程池。线程池的线程数量不确定，但若有空闲线程可以复用，则会优先使用可复用的线程。若所有线程均在工作，又有新的任务提交，则会创建新的线程处理任务。所有线程在当前任务执行完毕后，将返回线程池进行复用。
4.newSingleThreadScheduledExecutor()方法：该方法返回一个ScheduledExecutorService对象，线程池大小为1。ScheduledExecutorService接口在ExecutorService接口上扩展了在给定时间执行某任务的功能。
5.newScheduledThreadPool()方法：和newSingleThreadScheduledExecutor()方法不同的是该线程池可以指定线程数量。
2.1计划任务
与其他几个线程池不同，ScheduledExecutorService并不会一定会立即安排执行任务。它其实是起到了计划任务的作用。它提供了一下几个方法

public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit);public ScheduledFuture<?> shceduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit);public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit);

方法schedule()会在给定时间，对任务进行一次调度。方法shceduleAtFixedRate和方法scheduleWithFixedDelay会对任务进行周期性调度。对于FixedRate来说，任务调度的频率是一定的，它是以上一个任务开始执行时间为起点，之后的period时间调度下一次任务。而FixDelay则是在上一个任务结束后，再经过Delay时间进行任务调度。
2.2核心线程池的内部实现
线程池均使用了ThreadPoolExecutor实现。以下是三个线程池的实现方法：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());    }public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {        return new FinalizableDelegatedExecutorService            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));    } public static ExecutorService newCachedThreadPool() {        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,                                      60L, TimeUnit.SECONDS,                                      new SynchronousQueue<Runnable>());    }

从以上代码实现来看，他们只是ThreadPoolExecutor。下面是其最重要的构造函数

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  //指定线程池中的线程数量                              int maximumPoolSize,  //指定线程池中的最大线程数量                              long keepAliveTime,  //当线程数量超过corePoolSize时，多余空闲线程的存活时间                              TimeUnit unit,  //存活时间的单位                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,  //任务队列，被提交但尚未被执行的任务                              ThreadFactory threadFactory,  //线程工厂,用于创建线程，一般为默认                              RejectedExecutionHandler handler);  //拒绝策略，当任务太多来不及处理，如何拒绝任务

参数workQueue任务队列，是一个BlockingQueue接口的对象，用于存放Runnable对象。根据队列功能的分类，可使用以下几种BlockingQueue:
1.直接提交队列：由SynchronousQueue对象提供。它是一种特殊的BlockingQueue。SynchronousQueue没有容量，每一个插入操作对应着一个删除操作，反之也一样。提交的任务不会被真实保存，而是将新任务提交给线程执行。
2.有界任务队列：可以使用ArrayBlockingQueue实现。若有新的任务需要执行时，如果线程池的实际线程数小于CorePoolSize，则会优先创建新的线程，若大于CorePoolSize,则会将新的任务加入等待队列。若队列已满，无法加入，则在总线程数不大于maximumPoolSize的前提下，创建新的进程执行任务。若大于，则执行拒绝策略。
3.无解任务队列：通过LinkedBlockingQueue类实现。与有界队列相比，除非资源耗尽，否则无界的任务队列不存在任务入队失败的情况。
4.优先任务队列:优先任务队列是带有执行优先级的队列。通过PriorityBlockingQueue实现，可以控制任务的执行先后顺序，是一种特殊的无解队列。
2.3.1拒绝策略
ThreadPoolExecutor的最后一个参数是拒绝策略。当系统超负荷运行时就会执行拒绝策略，JDK内置的拒绝策略如下：
1.AbortPolicy策略：该策略会直接抛出异常，阻止系统正常工作。
2.CallerRunsPolicy策略：只要线程池未关闭，该策略直接在调用者线程中，运行当前被丢弃的任务。显然这样做不会真的丢弃任务，但是任务提交线程的性能极有可能会急剧下降。
3.DiscardOledestPolicy策略：该策略将丢弃最老的一个请求，也就是即将被执行的一个任务，并尝试再次提交当前任务。
4.DiscardPolicy策略：该策略默默地丢弃无法处理的任务，不予任何处理。
以上内置的策略均实现的RejectedExecutionHandler接口，当然也可以自己扩展接口，自定义自己的策略。接口定义如下：

public interface RejectedExecutionHandler{    void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor);}

2.3.2自定义线程创建工厂：ThreadFactory
ThreadFactory是一个接口，只有一个方法用于创建线程，我们可以实现这个接口，自定义线程创建工厂:

Thread newThread(Runnable r);

3.扩展线程池
ThreadPoolExecutor是一个可以扩展的线程池。它提供了beforExecute()，afterExecute()，terminated()三个接口线程池进程扩展，线程池扩展对线程池运行状态的跟踪，输出一些有用的调试信息以帮助系统故障诊断，如：

package test;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.ScheduledFuture;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class ExtThreadPool {    public static class MyTask implements Runnable{        public String name;        public MyTask(String name) {            // TODO Auto-generated constructor stub            this.name =  name;        }        @Override        public void run() {            // TODO Auto-generated method stub            System.out.println("正在执行"+":Thread Id:"+Thread.currentThread().getId()+",Task Name="+name);            try {                Thread.sleep(100);            } catch (InterruptedException e) {                // TODO Auto-generated catch block                e.printStackTrace();            }        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        ExecutorService es = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                 new LinkedBlockingQueue<Runnable>())                {                    @Override                    protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {                        System.out.println("准备执行: "+((MyTask)r).name);                    }                    @Override                    protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {                        System.out.println("执行完成: "+((MyTask)r).name);                    }                    @Override                    protected void terminated() {                        System.out.println("线程退出");                    }                };                for(int i=0; i<5; i++)                {                    MyTask task = new MyTask("TASK-GEYM-"+i);                    es.execute(task);                    Thread.sleep(10);                }                es.shutdown();    }}

4.优化线程池线程数量
计算公式如下：