JUC 多线程 线程池

一、为什么用线程池，优势是什么?

线程池主要是控制运行线程的数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了最大数量的线程排队等候，等其他线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行。

主要特点是：线程复用、控制最大并发数、管理线程。

1. 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
2. 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
3. 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

二、线程池的体系结构及工具类

1、线程池的体系结构

Java.util.concurrent.Executor : 负责线程的使用与调度的根接口

|-- ExecutorService 子接口：线程池的主要接口

|--ThreadPoolExecutor ：线程池的实现类

|--ScheduledExecutorService 子接口 ：负责线程的调度

|--ScheduledThreadPoolExecutor : 继承ThreadPoolExecutor，实现ScheduledExecutorService，具备两者的功能

2、Executors工具类

ExecutorService new FixedThreadPool() : 创建固定大小的线程池

ExecutorService newCachedThreadPool() : 缓存线程池，线程池的线程数量不固定，可以根据需求自动更改数量

ExecutorService newSingleThreadPool() : 创建单个线程的线程池

ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool() : 创建固定大小的线程池，可以延时或定时执行任务

3、通过ThreadPoolExcutor自定义线程池

三、ThreadPoolExcutor创建线程池的七大参数

1、corePoolSize：线程池中的常驻核心线程数

在创建线程池后，当有请求任务来之后，就会安排池中的线程去执行请求任务，近似理解为今日当值线程。

当线程池中的线程数目到达corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中。

2、maximumPoolSize：线程池能够容纳同时执行的最大线程数，此值必须大于等于1。

当线程数目到达corePoolSize，并且阻塞队列已满的时候会增加线程数至

maximumPoolSize。

3、keepAliveTime：多余的空闲线程的存活时间。

当前线程池数量超过corePoolSize时，当空闲时间达到keepAliveTime值时，多余空闲线程也就是扩容的线程会被销毁直到只剩下corePoolSize个线程为止。

默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize。

4.unit: keepAliveTime的单位

5.workQueue：任务队列，被提交但尚未被执行的任务。

因为Executors通过ThreadPoolExcutor创建线程池时，默认会使用LinkedblockQueue阻塞队列的默认值来创建，也就是下面阿里巴巴开发手册上会出现的问题

6.threadFactory：表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程一般用默认的即可。

7.handler：拒绝策略，表示当队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大线程数。

四、线程池的拒绝策略

1、什么是拒绝策略

等待队列也满了，再也塞不下新任务了，同时线程池中的max线程也达到了，无法继续为新的任务服务。这时候就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。

2、JDK内置的拒绝策略

AbortPolicy（默认）：直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行。

CallerRunsPolicy：“调用者运行”一种调节机制，该策略既不会抛弃任务，也不会抛出异常，而是将某些任务回退到调用者，从而降低新任务的流量。

DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加入队列中尝试再次提交当前任务。

DiscardPolicy：直接丢弃任务，不予任何处理也不抛出异常。如果允许任务丢失，这是最好的一种方案。

3、以上内置拒绝策略均实现了RejectedExecutionHandler接口

五、线程池的底层工作原理？

1、在创建了线程池后，等待提交过来的任务请求。

2、当调用execute（）方法添加一个请求任务时，线程池会做如下判断：

2.1 如果正在运行的线程数量小于corePoolSize，那么马上创建马上创建线程运行这个任务。

2.2 如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize，那么将这个任务放入队列。

2.3 如果这个时候队列满了且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务。

2.4 如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。

3.当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。

4.当一个线程无事可做超过一定的时间（keepAlilveTime）时，线程池会判断：

如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉。

所以线程池的所有任务完成后它最终会收缩到corePoolSize的大小。

六、代码演示创建自定义线程池

/**
 * 自定义线程池
 * @author wannengqingnian
 */
public class MyThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(2,
                5,
                1L,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

        try {
            for (int i = 0; i < 9; i++){
                threadPool.execute(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println(Thread.currentThread()                                                    .getName() + "\t办理业务");
                    }
                });
            }
        }finally {
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

七、合理配置线程池你是如何考虑的？（最佳线程数）

CPU密集型：

CPU密集的意思是该任务需要大量的运算，而没有阻塞，CPU一直全速运行。CPU密集型任务配置尽可能少的线程数量：

一般公式为：CPU核数+1个线程的线程的线程池。

IO密集型：

1、由于IO密集型任务线程并不是一直执行任务，则应配置尽可能多的线程，如CPU核数*2

2、IO密集型，即该任务需要大量的IO，即大量的阻塞。

在单线程上运行IO密集型的任务会导致浪费大量的CPU运算能力浪费在等待。

所以IO密集型任务中使用多线程可以大大的加速程序运行，即使在单核CPU上，这种加速主要就是利用了被浪费掉的阻塞时间。

IO密集型时，大部分线程都阻塞，故需要多配置线程数：

参考公式：CPU核数/1-阻塞系数 阻塞系数在0.8-0.9之间。