线程池的概念和工作机制

概念：首先系统空闲时在创建大量线程，这些线程的集合成为线程池。线程的生老病死都由线程池来决定。

工作机制：当有任务到来时，提交给线程池，由线程池来指定线程执行任务。线程池会在内部寻找是否有可以执行任务的线程。任务执行完成后，线程不会被销毁，而是进入空闲状态。一个线程一个时刻只能执行一个任务，但是却可以向线程池提交多个任务（只不过后来的任务可能需要等待）。

为什么要使用线程池(好处)？

降低资源的消耗：线程在创建和销毁时都是很耗费资源和时间的，我们希望通过一种机制，可以避免频繁地创建和销毁线程。

提高响应速度：因为线程池中的线程大部分是事先系统在空闲时创建的，所以当有任务到来的时候，可以直接使用已有线程，而不用去创建。任务一来就可以直接执行。

控制线程的并发数量：当线程的数目非常多时，我们就需要考虑高并发带来的一系列问题。多个线程可能因为争夺资源而使系统崩溃，运用多线程可以有效的控制线程的数目。

提高线程的可管理性：可以对某些线程设定延时执行（DelayQueue)、或者循环执行等策略。

线程池ThreadPoolExecutor

1.// 先看一条创建线程池的语句

2．ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);

在这里需要提到几个接口和类：Executor, ExecutorService, Executors, ThreadPoolExecutor

关于这几个接口和类，这里有篇文章讲得更详细:传送门

Executor：理解为执行器，内部只要一个执行方法 execute(Runnable command)。是线程池的一个核心接口。

ExecutorService：继承了Executor，并做了拓展，增加了一堆供程序员开发用的api，所以你用起ExectorService才会那么舒服，其次，它还增加了对线程池生命周期的概念，一个线程池的声明周期有三种状态：运行、关闭和终止。

Executors：是一个用来创建线程池的工具类（像Collections类的存在），其返回的线程池都是实现了ExecutorService接口。

ThreadPoolExecutor：该类继承AbstractExecutorService抽象类，实现了ExecutorService接口，内部维护着一个线程池。一般我们只需要通过这个类的构造函数来配置线程池就好了。

ThreadPoolExecutor这是学习多线程的开头，通过学习该类的参数，来慢慢理解线程池内部的结构。

通过ThreadPoolExecutor的构造函数看参数

参数虽然多，但是确实必须理解的，而且其中有两种是不用去理会的

corePoolSize：核心线程的最大数目。

核心线程：当线程池在新建线程时，如果当前池内的线程数 < corePoolSize，那么创建出来的就是核心线程。

核心线程默认情况下会一直存在于线程池中，即使这个线程一直不做事。不过我们可以通过ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性，设置其为true，那么线程池就会去回收长时间不做事的线程了

maximumPoolSize

线程池中的最大线程数目 = 核心线程数 + 非核心线程数。

keepAliveTime

该线程池中，非核心线程的闲置时间，超时销毁。

TimeUtil util

keepAliveTime的单位，TimeUtil是一个枚举类型，包括了

NANOSECONDS：微毫秒

MICROSECONDS：微秒

MILLISECONDS：毫秒

SECONDS：秒

MINUTES：分钟

HOURS：小时

DAYS：天

BlockingQueue

任务队列，就是我们提交的任务，里面都是等待被执行的Runnable对象。

当核心线程都在忙的时候，新提交的任务就会被放在队列里等待被执行。如果队列满了，那么就开始创建非核心线程执行任务。

常见的队列类型

SynchronousQueue：这个队列拿到新的任务之后，会直接提交给线程处理，不会保留任务。如果所有的线程都在工作，那么线程池就创建一个新的线程。但是我们知道maximumPoolSize就是用来限制线程的数目的，如果超过这个值，就会报错，所以使用这种队列的时候，需要把maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，即无限大。

LinkedBlockingQueue：这个队列接受到任务时，如果当前线程数小于核心数目，则会创建新的线程。如果线程数目已经达到核心线程的数目，那么新来的任务就会放入队列中。这意味着什么？意味着线程的总数目永远都是 <= 核心线程数目，那么，maximumPoolSize这个属性就相当于废掉了。

ArrayBlockingQueue：可以限定队列的长度，接收到任务的时候，如果线程的数目，没有达到corePoolSize，就新建核心线程执行任务。如果线程数目达到了corePoolSize时，还有新任务，新来的任务就进入队列，当队列满了，再创建非核心线程帮忙执行任务。如果队列满了，线程数目又达到了maximumPoolSize，怎么办呢？这就是涉及到后面的拒绝策略了。

DelayQueue：队列内的元素必须实现Delayed接口，这意味着你传进去的任务必须先实现Delayed接口。这个队列接收到新任务时，首先进入队列，然后只有达到制定的延时时间，才会执行任务。(这里有篇讲DelayQueue的文章：传送门)

ThreadFactory

创建线程的方式，这是一个接口，你new他的时候需要实现他的Thread newThread(Runnable r)方法，一般用不上。

RejectedExecutionHandler

简单讲，用来抛异常的。比如当遇到上面两种错误：ArrayBlockingQueue队满，线程数目也到顶时，就要报错；SynchronousQueue那里，线程数目达到maximumPoolSize而引发的错误。就由handler抛异常。

如何添加任务进入线程池？

常用线程池

一般来讲，Executors提供的线程池已经够用了，如果实在没有符合自己要求的，那么可以自己配置。

Java通过Executors提供四种线程池，这几个线程池都是直接或者间接通过配置ThreadPoolExecutor的参数实现的。

FixedThreadPool

定长线程池，创建时声明最大的线程数目。超出的线程会在队列中等待。

创建方法，两种。一般第一种用法就够了

// nThreads：最大线程数目，即 maximumPoolSize

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(nthread);

// threadFactory 创建线程的方法

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(nthread, threadFactory);

// ExecutorService 源码

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {

return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,

0L, TimeUnit.MILLISECONDS,

new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

}

注意到，它用的队列是LinkedBlockingQueue，应该想到任务提交后，线程池会做出哪些反应。

CachedThreadPool

· 可缓存线程池，线程数目无限制，有空闲线程则复用，没有就创建新的线程。（数目不限，有闲则用，无闲新建）。但是如果空闲太久，线程池又会自动地销毁空闲线程。

· 一定程度减少了频繁创建/销毁线程的花销。

· 创建方法

ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();

// ThreadPoolExecutor 源码

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {

return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,

60L, TimeUnit.SECONDS,

new SynchronousQueue<Runnable>());

}

maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE

这里用的是SynchronousQueue队列，这个队列最终是不存储任何元素的。对于每个put/offer操作,必须等待一个take/poll操作。

ScheduleThreadPool

支持定时任务及周期性任务执行

创建方法

ExecutorService service = Executors.newScheduleThreadPool(corePoolSize);

// ThreadPoolExecutor源码

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {

return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);

}

//ScheduledThreadPoolExecutor():

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {

super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,

DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,

new DelayedWorkQueue());

}

使用的是DelayQueue队列maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUEDEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS 默认是 10L，这里是10s

SingleThreadExecutor

· 单线程的线程池，有且只有一个线程在执行任务。所有任务按照入队的顺序来执行，先来先服务

· 创建方法

LinkedBlockingQueue 队列

如何关闭线程池

线程池有创建，那么也需要有关闭。ExecutorService提供了两个方法来关闭线程池

· shutdown():执行后停止接受新任务，会把队列中的任务执行完毕。

· shutdownNow()：也是停止接受新任务，但会终端所有的任务，将线程池的状态变为stop。

pool.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS) 会每隔一秒钟检查一次是否执行完毕（状态为 TERMINATED），当从 while 循环退出时就表明线程池已经完全终止了。

线程池的拒绝策略

当线程池中的任务缓存队列已满，并且线程池中的线程数目达到最大线程数量，如果还有任务要到来，就要采用拒绝策略，通常有以下四种：

· 丢弃任务并且抛出异常

· 丢弃任务不抛出异常

· 丢弃队列最前面的任务，并尝试重新开始执行任务

· 由调用线程处理该任务

程池的概念和工作机制

概念：首先系统空闲时在创建大量线程，这些线程的集合成为线程池。线程的生老病死都由线程池来决定。

工作机制：当有任务到来时，提交给线程池，由线程池来指定线程执行任务。线程池会在内部寻找是否有可以执行任务的线程。任务执行完成后，线程不会被销毁，而是进入空闲状态。一个线程一个时刻只能执行一个任务，但是却可以向线程池提交多个任务（只不过后来的任务可能需要等待）。

为什么要使用线程池(好处)？

降低资源的消耗：线程在创建和销毁时都是很耗费资源和时间的，我们希望通过一种机制，可以避免频繁地创建和销毁线程。

提高响应速度：因为线程池中的线程大部分是事先系统在空闲时创建的，所以当有任务到来的时候，可以直接使用已有线程，而不用去创建。任务一来就可以直接执行。

控制线程的并发数量：当线程的数目非常多时，我们就需要考虑高并发带来的一系列问题。多个线程可能因为争夺资源而使系统崩溃，运用多线程可以有效的控制线程的数目。

提高线程的可管理性：可以对某些线程设定延时执行（DelayQueue)、或者循环执行等策略。

线程池ThreadPoolExecutor

1.// 先看一条创建线程池的语句

2．ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);

在这里需要提到几个接口和类：Executor, ExecutorService, Executors, ThreadPoolExecutor

关于这几个接口和类，这里有篇文章讲得更详细:传送门

Executor：理解为执行器，内部只要一个执行方法 execute(Runnable command)。是线程池的一个核心接口。

ExecutorService：继承了Executor，并做了拓展，增加了一堆供程序员开发用的api，所以你用起ExectorService才会那么舒服，其次，它还增加了对线程池生命周期的概念，一个线程池的声明周期有三种状态：运行、关闭和终止。

Executors：是一个用来创建线程池的工具类（像Collections类的存在），其返回的线程池都是实现了ExecutorService接口。

ThreadPoolExecutor：该类继承AbstractExecutorService抽象类，实现了ExecutorService接口，内部维护着一个线程池。一般我们只需要通过这个类的构造函数来配置线程池就好了。

ThreadPoolExecutor这是学习多线程的开头，通过学习该类的参数，来慢慢理解线程池内部的结构。

通过ThreadPoolExecutor的构造函数看参数

参数虽然多，但是确实必须理解的，而且其中有两种是不用去理会的

corePoolSize：核心线程的最大数目。

核心线程：当线程池在新建线程时，如果当前池内的线程数 < corePoolSize，那么创建出来的就是核心线程。

核心线程默认情况下会一直存在于线程池中，即使这个线程一直不做事。不过我们可以通过ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性，设置其为true，那么线程池就会去回收长时间不做事的线程了

maximumPoolSize

线程池中的最大线程数目 = 核心线程数 + 非核心线程数。

keepAliveTime

该线程池中，非核心线程的闲置时间，超时销毁。

TimeUtil util

keepAliveTime的单位，TimeUtil是一个枚举类型，包括了

NANOSECONDS：微毫秒

MICROSECONDS：微秒

MILLISECONDS：毫秒

SECONDS：秒

MINUTES：分钟

HOURS：小时

DAYS：天

BlockingQueue

任务队列，就是我们提交的任务，里面都是等待被执行的Runnable对象。

当核心线程都在忙的时候，新提交的任务就会被放在队列里等待被执行。如果队列满了，那么就开始创建非核心线程执行任务。

常见的队列类型

SynchronousQueue：这个队列拿到新的任务之后，会直接提交给线程处理，不会保留任务。如果所有的线程都在工作，那么线程池就创建一个新的线程。但是我们知道maximumPoolSize就是用来限制线程的数目的，如果超过这个值，就会报错，所以使用这种队列的时候，需要把maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，即无限大。

LinkedBlockingQueue：这个队列接受到任务时，如果当前线程数小于核心数目，则会创建新的线程。如果线程数目已经达到核心线程的数目，那么新来的任务就会放入队列中。这意味着什么？意味着线程的总数目永远都是 <= 核心线程数目，那么，maximumPoolSize这个属性就相当于废掉了。

ArrayBlockingQueue：可以限定队列的长度，接收到任务的时候，如果线程的数目，没有达到corePoolSize，就新建核心线程执行任务。如果线程数目达到了corePoolSize时，还有新任务，新来的任务就进入队列，当队列满了，再创建非核心线程帮忙执行任务。如果队列满了，线程数目又达到了maximumPoolSize，怎么办呢？这就是涉及到后面的拒绝策略了。

DelayQueue：队列内的元素必须实现Delayed接口，这意味着你传进去的任务必须先实现Delayed接口。这个队列接收到新任务时，首先进入队列，然后只有达到制定的延时时间，才会执行任务。(这里有篇讲DelayQueue的文章：传送门)

ThreadFactory

创建线程的方式，这是一个接口，你new他的时候需要实现他的Thread newThread(Runnable r)方法，一般用不上。

RejectedExecutionHandler

简单讲，用来抛异常的。比如当遇到上面两种错误：ArrayBlockingQueue队满，线程数目也到顶时，就要报错；SynchronousQueue那里，线程数目达到maximumPoolSize而引发的错误。就由handler抛异常。

如何添加任务进入线程池？

常用线程池

一般来讲，Executors提供的线程池已经够用了，如果实在没有符合自己要求的，那么可以自己配置。

Java通过Executors提供四种线程池，这几个线程池都是直接或者间接通过配置ThreadPoolExecutor的参数实现的。

FixedThreadPool

定长线程池，创建时声明最大的线程数目。超出的线程会在队列中等待。

创建方法，两种。一般第一种用法就够了

// nThreads：最大线程数目，即 maximumPoolSize

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(nthread);

// threadFactory 创建线程的方法

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(nthread, threadFactory);

// ExecutorService 源码

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {

return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,

0L, TimeUnit.MILLISECONDS,

new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

}

注意到，它用的队列是LinkedBlockingQueue，应该想到任务提交后，线程池会做出哪些反应。

CachedThreadPool

· 可缓存线程池，线程数目无限制，有空闲线程则复用，没有就创建新的线程。（数目不限，有闲则用，无闲新建）。但是如果空闲太久，线程池又会自动地销毁空闲线程。

· 一定程度减少了频繁创建/销毁线程的花销。

· 创建方法

ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();

// ThreadPoolExecutor 源码

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {

return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,

60L, TimeUnit.SECONDS,

new SynchronousQueue<Runnable>());

}

maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE

这里用的是SynchronousQueue队列，这个队列最终是不存储任何元素的。对于每个put/offer操作,必须等待一个take/poll操作。

ScheduleThreadPool

支持定时任务及周期性任务执行

创建方法

ExecutorService service = Executors.newScheduleThreadPool(corePoolSize);

// ThreadPoolExecutor源码

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {

return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);

}

//ScheduledThreadPoolExecutor():

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {

super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,

DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,

new DelayedWorkQueue());

}

使用的是DelayQueue队列maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUEDEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS 默认是 10L，这里是10s

SingleThreadExecutor

· 单线程的线程池，有且只有一个线程在执行任务。所有任务按照入队的顺序来执行，先来先服务

· 创建方法

LinkedBlockingQueue 队列

如何关闭线程池

线程池有创建，那么也需要有关闭。ExecutorService提供了两个方法来关闭线程池

· shutdown():执行后停止接受新任务，会把队列中的任务执行完毕。

· shutdownNow()：也是停止接受新任务，但会终端所有的任务，将线程池的状态变为stop。

pool.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS) 会每隔一秒钟检查一次是否执行完毕（状态为 TERMINATED），当从 while 循环退出时就表明线程池已经完全终止了。

线程池的拒绝策略

当线程池中的任务缓存队列已满，并且线程池中的线程数目达到最大线程数量，如果还有任务要到来，就要采用拒绝策略，通常有以下四种：

· 丢弃任务并且抛出异常

· 丢弃任务不抛出异常

· 丢弃队列最前面的任务，并尝试重新开始执行任务

· 由调用线程处理该任务