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# 線程池的實現原理
## 4種實現線程池的方式
有4種實現線程池的方式`newFixedThreadPool`、`newCachedThreadPoo`l、`newSingleThreadExecutor`、`newScheduledThreadPool`；
`newFixedThreadPool`：創建一個指定線程數的線程池，當corePoolSize == maximumPoolSize時，使用LinkedBlockingQuene作為阻塞隊列，不過當線程池沒有可執行任務時，也不會釋放線程。
`newCachedThreadPool`：初始化一個可以緩存線程的線程池，使用SynchronousQueue作為阻塞隊列，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；需控制并發任務數，否則會創建大量的線程
`newSingleThreadExecutor`：初始化的線程池中只有一個線程，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，內部使用LinkedBlockingQueue作為阻塞隊列。
`newScheduledThreadPool`：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。
前三種實現方式 new TreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler);
corePoolSize:線程池中核心線程數；
maximumPoolSize：線程池中允許的最大線程數;
keepAliveTime:線程空閑時的存活時間，即當線程沒有任務執行時，繼續存活的時間;
TimeUnit: keepAliveTime的單位;
workQueue:阻塞隊列，有四種結構的阻塞隊列
（1）ArrayBlockingQueue：基于數組結構的有界阻塞隊列，按FIFO排序任務；
（2）LinkedBlockingQuene：基于鏈表結構的阻塞隊列，按FIFO排序任務，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQuene；
（3）SynchronousQuene：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LinkedBlockingQuene；
（4）priorityBlockingQuene：具有優先級的無界阻塞隊列；
## threadFactory：創建線程的工廠
handler：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，也可以自定義飽和策略，如記錄日志或持久化存儲不能處理的任務
（1）AbortPolicy：直接拋出異常，默認策略；
（2）CallerRunsPolicy：用調用者所在的線程來執行任務；
（3）DiscardOldestPolicy：丟棄阻塞隊列中靠最前的任務，并執行當前任務；
（4）DiscardPolicy：直接丟棄任務
任務提交：兩種提交方式Executor.execute()、ExecutorService.submit()
`void Executor.execute()`:必須實現Runnable接口，沒有返回值，無法判斷任務是否執行成功;
`<T> Future<T> ExecutorService.submit()`:可以獲取任務執行完的返回值。
## Executor.execute()線程池處理任務過程：
(1)獲取線程池中當前線程池數量，如果當前線程池數量小于coolPoolSize，則創建新的線程執行任務；
(2)如果線程池處于running狀態，并且提交的任務成功放到了阻塞隊列中，則執行步驟（3），否則執行步驟（4）；
(3)再次檢查線程池的狀態，如果線程池狀態不是running，并且成功將任務移除阻塞隊列，則執行reject方法處理任務
(4)創建新的線程執行任務，如果執行失敗，執行reject方法處理任務
## 線程池是怎樣實現創建新線程并執行任務的：
(1)判斷線程池的狀態，如果線程池的狀態值大于或等SHUTDOWN，則不處理提交的任務，直接返回；
(2)判斷當前需要創建的線程是否是核心線程，如果是核心線程，且線程數小于coolPoolSize，則開始創建新線程；
(3)開始創建線程：線程池的工作線程通過Woker類實現，在ReentrantLock鎖的保證下，把Woker實例插入到HashSet后，并調用start()方法啟動Woker中的線程，執行runWorker方法。
(4)runWorker方法是線程池的核心:
a.通過unlock方法釋放鎖；
b.獲取第一個任務firstTask，執行任務的run方法，不過在執行任務之前，會進行加鎖操作，任務執行完會釋放鎖；
c.firstTask執行完成之后，通過getTask方法從阻塞隊列中獲取等待的任務，如果阻塞隊列中沒有任務，getTask方法會被阻塞并掛起，不會占用cpu資源；
d.當隊列中有任務加入時，線程被喚醒，并返回任務去執行，如果在keepAliveTime時間內，阻塞隊列還是沒有任務，則返回null；
## ExecutorService.submit()線程池處理任務過程：
(1)在實際業務場景中，Future和Callable基本是成對出現的，Callable負責產生結果，Future負責獲取結果
```
private ExecuteService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
public static void main(String[] args){
Future<String> future = executor.submit(new Task());
String result = future.get();
}
static class Task implements Callable<String>{
@override
public String call(){
return "success";
}
}
```
(2)Callable接口類似于Runnable，只是Runnable沒有返回值。
(3)Callable任務除了返回正常結果之外，如果發生異常，該異常也會被返回，即Future可以拿到異步執行任務各種結果；
(4)Future.get方法會導致主線程阻塞，直到Callable任務執行完成；
