java 线程池小结

在java中，使用线程来异步执行任务，java线程的创建和销毁都需要消耗一定的资源，因此从JDK5 开始，有了线程池这个好东西。

线程池（ThreadPoolExecutor）主要有以下几个好处：

（1）降低资源消耗：可以重复利用已创建的线程来降低线程创建和销毁造成的消耗；

（2）提高响应速度：当任务到达时，不需要等待线程创建就可以执行任务（因为线程已经在线程池里准备好了！）；

（3）提高线程的可管理性：如果无限制的创建线程，不仅会消耗系统的资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以对线程进行统一的分配，调优以及监控。

当一个任务交给我们的线程池时，线程池是如何处理的呢？

（1）线程池判断当前核心线程池是否都在执行任务，如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务；否则进入步骤（2）；

（2）线程池判断工作队列是否满了，如果工作队列还没有满，则进入工作队列，进行排队，否则进入步骤（3）；

（3）线程池判断线程池内的所有线程是否都已经处于工作状态，如果不是，则创建一个新的线程来执行任务，否则进入步骤（4）；

（4）采用饱和策略来处理此任务。

下面我们来看下任务交给线程池运行的方式：

一、调用 threadPoolExecutor.execute方法，此方法需要一个实现了Runnable接口的类，此方法不返回任何值

二、调用 threadPoolExecutor.submit方法，此方法需要一个实现Runnable接口或者Callable接口的类，并且此方法将返回一个执行结果，并且submit方法其实也还是调用了上面的execute方法，但是在其中加入了Fork、Join框架(JDK 1.7)（这里不展开讲，后续的博客将叙述）。

我们来看一下 threadPoolExecutor.execute（Runnable task）执行时都经历了哪一些事情：

1、如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务（Waring：执行这一步骤，需要获得全局锁）；

2、如果运行的线程等于或者多于corePoolSize，则将任务加到阻塞队列 BlockingQueue 中，进行排队操作；

3、如果无法加入BlockingQueue（队列已经满了），则尝试创建新的线程来处理任务（Waring：执行这一步骤，也需要获取全局锁）；

4、尝试失败，即当前运行的线程数超过了maximumPoolSize，任务就会被拒绝，并采取相应的饱和策略。

具体的代码如下：

public void execute(Runnable command) {if (command == null)//任务必须不为null 否则抛异常throw new NullPointerException();int c = ctl.get();if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {//当前工作线程数 小于 核心线程数if (addWorker(command, true))//1、尝试加入核心线程池执行任务（执行这一步骤，需要获得全局锁（使用可重入锁））return;//加入核心线程池成功， 则返回c = ctl.get();}if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {//2、尝试加入阻塞队列执行任务int recheck = ctl.get();//做一次double-check（1、加入阻塞队列 的时候没有获得全局锁，有可能存在不同步的情况；2、当前的threadPoolExecutor可能调用了shutdown或者shutdownNow方法）if (! isRunning(recheck) && remove(command))reject(command);else if (workerCountOf(recheck) == 0)addWorker(null, false);}//3、尝试加入阻塞队列失败（阻塞队列满了），则继续尝试新建一个线程执行任务（执行这一步骤，需要获得全局锁（使用可重入锁），与 maximumPoolSize 进行比较）else if (!addWorker(command, false))reject(command);//4、线程数超出maximumPoolSize 则采用饱和策略进行处理}

我们来看下手工new一个线程池：

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                              int maximumPoolSize,                              long keepAliveTime,                              TimeUnit unit,                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,                              ThreadFactory threadFactory,                              RejectedExecutionHandler handler);

corePoolSize：线程池的核心线程数，当一个任务提交到线程池后，线程池会创建一个线程来执行任务，即时当前有其他空闲线程，也会创建一个新线程，直到线程数大于
corePoolSize后将不再创建线程；
maximumPoolSize：线程池的最大线程数；
keepAliveTime：线程活动保持时间，线程空闲的时间，如果线程空闲时间超过该时间，线程将会回收；
TimeUnit：线程活动保持时间的单位；
BlockingQueue：阻塞队列类，后面给出说明；
ThreadFactory：线程工厂；
RejectedExecutionHandler：采用的饱和策略，当线程池和队列都满了，线程池将采取一定的饱和策略进行处理新提交的任务，默认是AbortPolicy。

详细来说一下BlockingQueue接口：

BlockingQueue接口的实现类主要有：

1、ArrayBlockingQueue：基于数组结构的有界阻塞队列，此队列中的任务按照FIFO原则进行排序；

2、LinkedBlockingQueue：基于链表结构的无界阻塞队列（这里的无界是指默认情况下，也可以自己指定队列的大小），此队列中的任务按照FIFO原则进行排序；并且吞吐量往往要高于 ArrayBlockingQueue，Executors.newSingleThreadExecutor()和Executors.newFixedThreadPool(int n)这两个静态方法中使用了 此队列；

3、SynchronousQueue：内部不存储任何任务的阻塞队列，每次插入，都必须等待正在执行的任务完成，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量往往高于LinkedBlockingQueue，Executors.newCachedThreadPool()中使用了此队列；

4、PriorityBlockingQueue：具有优先级的无界阻塞队列；

5、...

关闭线程池：

shutdown()方法：将线程池状态置为SHOTDOWN状态，然后中断所有没有执行的线程；

shutdownNow()方法：将线程池状态置为STOP状态，然后中断所有没有执行的线程，并且尝试中断所有可以相应中断的线程。

RejectedExecutionHandler（饱和策略）：

1、AboutPOlicy：默认使用此策略，直接抛出异常；

2、CallerRunsPolicy：只用调用者所在的线程来运行任务；

3、DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务；

4、DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。

线程池如何配置：

核心线程配置：

1、Cpu密集型：核心线程数建议设置为当前CPU个数的N+1个，场景：复杂计算的场景，电脑的计算能力极强，，用完即可释放，所以可以设置的稍小些。；

2、IO密集型：核心线程数建议设置为当前CPU个数的N*2个，场景：比如导入，导出excel，单个线程占据CPU的时间会比较大，所以设置大些。

3、数据库交互密集型：核心线程数建议可以设置为很大（比如几百个），场景：频繁地与数据库进行交互，等待时间可能会久，则CPU空闲的时间越多；

阻塞队列配置：建议使用有界队列，有界队列可以增加系统的预警能力和稳定性，可以一次性设置的大一些，比如几千；原因：当队列和线程池全部满了以后，我们采用默认的饱和策略，直接回抛出异常，这个时候我们就可以根据异常进行排查原因了，而如果使用了无界队列，maxpoolSize、饱和策略都失效了，也就不可能进行抛异常的处理，一直在队列中堵塞着。