深入淺出線程池

jdk1.5引入Executor線程池框架，通過它把任務的提交和執行進行解耦，只需要定義好任務，然后提交給線程池，而不用關心該任務是如何執行、被哪個線程執行，以及什么時候執行。
初始化線程池（4種）
簡介：
Java線程池的工廠類：Executors類,

初始化4種類型的線程池：

newFixedThreadPool()
說明：初始化一個指定線程數的線程池，其中corePoolSize== maxiPoolSize，使用LinkedBlockingQuene作為阻塞隊列
特點：即使當線程池沒有可執行任務時，也不會釋放線程。
newCachedThreadPool()
說明：初始化一個可以緩存線程的線程池，默認緩存60s，線程池的線程數可達到Integer.MAX_VALUE，即2147483647，內部使用SynchronousQueue作為阻塞隊列；
特點：在沒有任務執行時，當線程的空閑時間超過keepAliveTime，會自動釋放線程資源；當提交新任務時，如果沒有空閑線程，則創建新線程執行任務，會導致一定的系統開銷；
因此，使用時要注意控制并發的任務數，防止因創建大量的線程導致而降低性能。
newSingleThreadExecutor()
說明：初始化只有一個線程的線程池，內部使用LinkedBlockingQueue作為阻塞隊列。
特點：如果該線程異常結束，會重新創建一個新的線程繼續執行任務，唯一的線程可以保證所提交任務的順序執行
newScheduledThreadPool()
特點：初始化的線程池可以在指定的時間內周期性的執行所提交的任務，在實際的業務場景中可以使用該線程池定期的同步數據。

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1.CacheThreadPool?
這是一個線程數變動性非常強的線程池，默認配置下，它可以開啟無限多個線程（Integer.maxSize 和 JVM允許線程數范圍內）。且如果該線程池里的線程在60秒內如果是處于空閑狀態（即沒任務執行），那么該線程就會被回收，不再由線程池維護。如果有新任務進來時，由于之前的線程池里的線程已被回收，那么新的線程也會再次創建。當執行完任務，60秒內依舊無新任務的可執行話，那么該線程又會被再次回收。?

綜合該線程池的特性，我們可以思考下什么情況下應該使用這類線程池。比如：我們的應用服務器上面，會在非固定時間（時間跨域度會盡可能大）和非固定的任務數量。?

2.FixedThreadPool
FixedThreadPool一個固定數量的線程池，且該線程池不會隨著任務的變化而增多或減少線程數量。即該線程池下的線程池如果你不主動調用銷毀shutdowm、purge之類的方法。那么這些線程將會永遠被線程池維護著。

3.SingleThreadExecutor
SingleThreadExecutor是一個固定單線程的線程池，該線程池會永遠都保持著一個線程的活動狀態，如果該線程池的單線程因某些異常而退出后，線程池會繼續創建一個新的線程。

4.ScheduledThreadPool
ScheduledThreadPool是一個支持任務定時調度的線程池。

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總結：除了newScheduledThreadPool的內部實現特殊一點之外，其它線程池內部都是基于ThreadPoolExecutor類（Executor的子類）實現的。

ThreadPoolExecutor內部具體實現：
ThreadPoolExecutor類構造器語法形式：

ThreadPoolExecutor（corePoolSize,maxiPoolSize,keepAliveTime,timeUnit,workQueue,threadFactory,handle);??

方法參數：
? ? ?corePoolSize：核心線程數
? ? ?maxPoolSize：最大線程數
?????keepAliveTime：線程存活時間（在corePore<*<maxPoolSize情況下有用）
?????timeUnit：存活時間的時間單位
?????workQueue：阻塞隊列（用來保存等待被執行的任務）

注：關于workQueue參數的取值,JDK提供了4種阻塞隊列類型供選擇：
?????ArrayBlockingQueue：基于數組結構的有界阻塞隊列，按FIFO排序任務；
? ? ?LinkedBlockingQueue：基于鏈表結構的阻塞隊列，按FIFO排序任務，有界有上限，所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE來決定。

????SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列，每個插入操作必須等到另一個線程調用移除操作，否則插入操作一直處于阻塞狀態，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue；

?????PriorityBlockingQueue：具有優先級的無界阻塞隊列；

?????threadFactory：線程工廠，主要用來創建線程；

?????handler：表示當拒絕處理任務時的策略，有以下四種取值

?注：?當線程池的飽和策略，當阻塞隊列滿了，且沒有空閑的工作線程，如果繼續提交任務，必須采取一種策略處理該任務，線程池提供了4種策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務并拋出RejectedExecutionException異常。? 默認策略

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丟棄任務，但是不拋出異常。

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務，然后重新嘗試執行任務（重復此過程）

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由調用線程處理該任務。用于被拒絕任務的處理程序，它直接在?execute?方法的調用線程中運行被拒絕的任務；如果執行程序已關閉，則會丟棄該任務。

RejectedExecutionHandler?handler?=? new?ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy();

當然也可以根據應用場景實現RejectedExecutionHandler接口，自定義飽和策略，如記錄日志或持久化存儲不能處理的任務。

?線程池的狀態（5種）
其中AtomicInteger變量ctl的功能非常強大：利用低29位表示線程池中線程數，通過高3位表示線程池的運行狀態：
1、RUNNING：-1 << COUNT_BITS，即高3位為111，該狀態的線程池會接收新任務，并處理阻塞隊列中的任務；
2、SHUTDOWN：?0 << COUNT_BITS，即高3位為000，該狀態的線程池不會接收新任務，但會處理阻塞隊列中的任務；
3、STOP?：?1<< COUNT_BITS，即高3位為001，該狀態的線程不會接收新任務，也不會處理阻塞隊列中的任務，而且會中斷正在運行的任務；
4、TIDYING?：?2<< COUNT_BITS，即高3位為010，該狀態表示線程池對線程進行整理優化；
5、TERMINATED：?3 << COUNT_BITS，即高3位為011，該狀態表示線程池停止工作；

?向線程池提交任務（2種）

有兩種方式：

? ???Executor.execute(Runnablecommand);

?????ExecutorService.submit(Callable<T> task);

execute()內部實現

1.首次通過workCountof()獲知當前線程池中的線程數，

??如果小于corePoolSize, 就通過addWorker()創建線程并執行該任務；

　否則，將該任務放入阻塞隊列；

2. 如果能成功將任務放入阻塞隊列中, ?

如果當前線程池是非RUNNING狀態，則將該任務從阻塞隊列中移除，然后執行reject()處理該任務；

如果當前線程池處于RUNNING狀態，則需要再次檢查線程池（因為可能在上次檢查后，有線程資源被釋放），是否有空閑的線程；如果有則執行該任務；

3、如果不能將任務放入阻塞隊列中,說明阻塞隊列已滿；那么將通過addWoker()嘗試創建一個新的線程去執行這個任務；如果addWoker()執行失敗，說明線程池中線程數達到maxPoolSize,則執行reject()處理任務；

?sumbit()內部實現

會將提交的Callable任務會被封裝成了一個FutureTask對象

FutureTask類實現了Runnable接口，這樣就可以通過Executor.execute()提交FutureTask到線程池中等待被執行，最終執行的是FutureTask的run方法；?

比較：

?兩個方法都可以向線程池提交任務，execute()方法的返回類型是void，它定義在Executor接口中, 而submit()方法可以返回持有計算結果的Future對象，它定義在ExecutorService接口中，它擴展了Executor接口，其它線程池類像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有這些方法。?

線程池的關閉（2種）

ThreadPoolExecutor提供了兩個方法，用于線程池的關閉，分別是shutdown()和shutdownNow()，其中：

shutdown()：不會立即終止線程池，而是要等所有任務緩存隊列中的任務都執行完后才終止，但再也不會接受新的任務

shutdownNow()：立即終止線程池，并嘗試打斷正在執行的任務，并且清空任務緩存隊列，返回尚未執行的任務

?線程池容量的動態調整
ThreadPoolExecutor提供了動態調整線程池容量大小的方法：setCorePoolSize()和setMaximumPoolSize()，

總結：
線程池中的核心線程數，當提交一個任務時，線程池創建一個新線程執行任務，直到當前線程數等于corePoolSize；如果當前線程數為corePoolSize，繼續提交的任務被保存到阻塞隊列中，等待被執行；如果阻塞隊列滿了，那就創建新的線程執行當前任務；直到線程池中的線程數達到maxPoolSize,這時再有任務來，只能執行reject()處理該任務；

注：如果執行了線程池的prestartAllCoreThreads()方法，線程池會提前創建并啟動所有核心線程。

?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的多线程：线程池的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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