java 线程池

概述

1. 减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务
2. 可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)
3. 线程池使得线程可以复用，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务，减少创建和销毁线程的次数。

java 中提供了3种实现

1. ThreadPoolExecutor：标准线程池
2. ScheduledThreadPoolExecutor：支持延迟任务的线程池
3. ForkJoinPool：类似于ThreadPoolExecutor，但是使用work-stealing模式，其会为线程池中的每个线程创建一个队列，从而用work-stealing(任务窃取)算法使得线程可以从其它线程队列里窃取任务来执行。既如果自己的任务处理完成了，则可以去忙碌的工作线程那里窃取任务执行。

1.ThreadPoolExecutor

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler){
 ...... 
}

• corePoolSize：核心线程池大小，线程池维护的线程最少线程。
• maximumPoolSize：线程池最大大小。
• keepAliveTime：线程池中线程的最大空闲时间，如果线程池中的线程个数大于corePoolSize，并且线程空闲时间超过该时间的线程会被回收。
• unit： 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位、可选参数值为：TimeUnit中的几个静态属性：NANOSECONDS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、SECONDS。
• workQueue： 线程池中存放工作任务的队列。常用的是：java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue
• threadFactory： 线程工厂，提供创建新线程的功能。ThreadFactory是一个接口，只有一个方法，通过线程工厂可以对线程的一些属性进行定制。
• handler：线程池中的数量大于maximumPoolSize，对拒绝任务的处理策略，默认值ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()。

Executors 提供了3个工厂方法创建 ThreadPoolExecutor

1. newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

1. newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
}

1. newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

2. ScheduledThreadPoolExecutor

我们通过查看ScheduledThreadPoolExecutor的源代码,可以发现ScheduledThreadPoolExecutor继承了ThreadPoolExecutor。

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                   ThreadFactory threadFactory,
                                   RejectedExecutionHandler handler) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
          new DelayedWorkQueue(), threadFactory, handler);
}

从构造中发现ScheduledThreadPoolExecutor线程池其实是调用了ThreadPoolExecutor构造进行实现的，只是ThreadPoolExecutor使用的工作队列是java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor.DelayedWorkQueue通过名字我们都可以猜到这个是一个延时工作队列。 因为ScheduledThreadPoolExecutor的最大线程是Integer.MAX_VALUE,而且根据源码可以看到execute和submit其实都是调用schedule这个方法,而且延时时间都是指定为0,所以调用execute和submit的任务都直接被执行。

Executors 也提供了ScheduledThreadPoolExecutor创建方式

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

ScheduledThreadPoolExecutor 提供了3种延迟执行策略

1. schedule(commod,delay,unit) ，这个方法是说系统启动后，需要等待多久执行，delay是等待时间。只执行一次，没有周期性。
2. scheduleAtFixedRate(commod,initialDelay,period,unit)，固定速率执行周期任务。这个是以period为固定周期时间，按照一定频率来重复执行任务，initialDelay是说系统启动后，需要等待多久才开始执行。
3. scheduleWithFixedDelay(commod,initialDelay,delay,unit)，固定延迟执行周期任务。这个是以delay为固定延迟时间，按照一定的等待时间来执行任务，initialDelay意义与上面的相同。

3. ForkJoinPool

在Java 7中引入了一种新的线程池：ForkJoinPool。 它同ThreadPoolExecutor一样，也实现了Executor和ExecutorService接口。它使用了一个无限队列来保存需要执行的任务，而线程的数量则是通过构造函数传入，如果没有向构造函数中传入希望的线程数量，那么当前计算机可用的CPU数量会被设置为线程数量作为默认值。

Executors 提供了 ForkJoinPool 的创建方式

public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
    return new ForkJoinPool
        (Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
         ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
         null, true);
}

并发数默认为当前系统cpu个数。

public static ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism) {
    return new ForkJoinPool
        (parallelism,
        ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
        null, true);
}

也可以指定并行数。