## Java線程池概念 顧名思義，管理線程的池子，相比于手工創建、運行線程，使用線程池，有如下優點 * 降低線程創建和銷毀線程造成的開銷 * 提高響應速度。任務到達時，相對于手工創建一個線程，直接從線程池中拿線程，速度肯定快很多 * 提高線程可管理性。線程是稀缺資源，如果無限制地創建，不僅會消耗系統資源，還會降低系統穩定性，使用線程池可以進行統一分配、調優和監控 ## Java線程池創建 無論是創建何種類型線程池(`FixedThreadPool`、`CachedThreadPool`...)，均會調用`ThreadPoolExecutor`構造函數，下面詳細解讀各個參數的作用 ``` public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler); } ``` * **corePoolSize**:核心線程最大數量，通俗點來講就是，線程池中**常駐線程**的最大數量 * **maximumPoolSize**:線程池中運行最大線程數(包括核心線程和非核心線程) * **keepAliveTime**:線程池中空閑線程（僅適用于非核心線程）所能存活的最長時間 * **unit**:存活時間單位，與keepAliveTime搭配使用 * **workQueue**：存放任務的阻塞隊列 * **handler**:線程池飽和策略 ## 線程池執行流程 當提交一個新任務，線程池的處理流程如下： * 判斷線程池中核心線程數是否已達閾值`corePoolSize`,若否，則創建一個新核心線程執行任務 * 若核心線程數已達閾值`corePoolSize`,判斷阻塞隊列`workQueue`是否已滿，若未滿，則將新任務添加進阻塞隊列 * 若滿，再判斷，線程池中線程數是否達到閾值`maximumPoolSize`,若否，則新建一個非核心線程執行任務。若達到閾值，則執行**線程池飽和策略**。 線程池飽和策略分為一下幾種： 1. AbortPolicy:直接拋出一個異常，**默認策略** 2. DiscardPolicy: 直接丟棄任務 3. DiscardOldestPolicy:拋棄下一個將要被執行的任務(**最舊任務**) 4. CallerRunsPolicy:主線程中執行任務 從流程角度，更形象的圖：  從結構角度，更形象的圖：  ## 幾種典型的工作隊列 * **ArrayBlockingQueue**:使用數組實現的有界阻塞隊列，特性**先進先出** * **LinkedBlockingQueue**:使用鏈表實現的阻塞隊列，特性先進先出，可以設置其容量，默認為`Interger.MAX_VALUE`，特性**先進先出** * **PriorityBlockingQueue**:使用平衡二叉樹**堆**，實現的具有**優先級**的無界阻塞隊列 * **DelayQueue**:無界阻塞延遲隊列，隊列中每個元素均有過期時間，當從隊列獲取元素時，只有過期元素才會出隊列。隊列頭元素是最塊要過期的元素。 * **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 ## 幾種典型的線程池 1. SingleThreadExecutor ``` public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); } ``` 創建單個線程。它適用于需要保證順序地執行各個任務;并且在任意時間點，不會有多個線程是活動的應用場景。 `SingleThreadExecutor`的`corePoolSize`和`maximumPoolSize`被設置為1，使用無界隊列`LinkedBlockingQueue`作為線程池的工作隊列。  * 當線程池中沒有線程時，會創建一個新線程來執行任務。 * 當前線程池中有一個線程后，將新任務加入`LinkedBlockingQueue` * 線程執行完第一個任務后，會在一個無限循環中反復從`LinkedBlockingQueue`獲取任務來執行。 **使用場景**：適用于串行執行任務場景 2. FixedThreadPool ``` public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), threadFactory); } ``` `corePoolSize`等于`maximumPoolSize`,所以**線程池中只有核心線程**，使用無界阻塞隊列`LinkedBlockingQueue`作為工作隊列 `FixedThreadPool`是一種線程數量固定的線程池，當線程處于空閑狀態時，他們并不會被回收，除非線程池被關閉。當所有的線程都處于活動狀態時，新的任務都會處于等待狀態，直到有線程空閑出來。  * 如果當前運行的線程數少于`corePoolSize`，則創建新線程來執行任務。 * 在線程數目達到`corePoolSize`后，將新任務放到`LinkedBlockingQueue`阻塞隊列中。 * 線程執行完(1)中任務后，會在循環中反復從`LinkedBlockingQueue`獲取任務來執行。 **使用場景**：適用于處理CPU密集型的任務，確保CPU在長期被工作線程使用的情況下，盡可能的少的分配線程，即適用執行長期的任務。 3. CachedThreadPool ``` public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>()); } ``` 核心線程數為0，總線程數量閾值為`Integer.MAX_VALUE`,即**可以創建無限的非核心線程** **執行流程** * 先執行`SynchronousQueue`的`offer`方法提交任務，并查詢線程池中是否有空閑線程來執行`SynchronousQueue`的`poll`方法來移除任務。如果有，則配對成功，將任務交給這個空閑線程 * 否則，配對失敗，創建新的線程去處理任務 * 當線程池中的線程空閑時，會執行`SynchronousQueue`的`poll`方法等待執行`SynchronousQueue`中新提交的任務。若等待超過60s,空閑線程就會終止 流程形象圖  ### 結構形象圖  **使用場景**：**執行大量短生命周期任務**。因為`maximumPoolSize`是無界的，所以提交任務的速度 > 線程池中線程處理任務的速度就要不斷創建新線程；每次提交任務，都會立即有線程去處理，因此`CachedThreadPool`適用于處理大量、耗時少的任務。 4. ScheduledThreadPoolExecutor ``` public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) { return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize); } public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) { super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS, new DelayedWorkQueue()); } ``` 線程總數閾值為`Integer.MAX_VALUE`,工作隊列使用`DelayedWorkQueue`，非核心線程存活時間為0，所以**線程池僅僅包含固定數目的核心線程。** 兩種方式提交任務： * scheduleAtFixedRate: 按照固定速率周期執行 * scheduleWithFixedDelay：上個任務延遲固定時間后執行 **使用場景**：周期性執行任務，并且需要限制線程數量的場景