多线程编程学习十(线程池原理).

一、线程池工作流程

1. 线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务（需要获得全局锁）。如果核心线程池里的线程都在执行任务，则进入下个流程。
2. 线程池判断工作队列是否已满。如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。
3. 线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务（需要获得全局锁）。如果已经满了，则交给饱和策略（例如抛出异常）来处理这个任务。

tips：这样的设计方案，可以避免频繁的线程创建，大部分的工作任务都会停留在第二步。

二、Executor 框架

在 Java 中，线程池的知识是要从 Executor 框架展开。Executor 框架主要由三部分组成：

1. 任务

包括 Runnable 接口或 Callable 接口。Runnable 接口无返回值，Callable 有返回值。

// Runnable 和 Callable 都可以直接被 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor 执行
Runnable runnable = () -> System.out.println(123);
// Executors 可以将 Runnable 转化成 Callable
Callable<Object> callable = Executors.callable(runnable);
Callable<String> success = Executors.callable(runnable, "success");

2. 任务的执行

包括任务执行机制的核心接口 Executor、继承自 Executor 的 ExecutorService 接口以及实现 ExecutorService 的 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor。

ThreadPoolExecutor 是线程池的核心实现类，用来执行被提交的任务。其中 ThreadPoolExecutor 的原理就是上面介绍的线程池工作流程。

ScheduledThreadPoolExecutor 继承自 ThreadPoolExecutor ，可以在给定的延迟后执行任务，或者定期执行任务。

Executors 是创建 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor 的工厂类。

static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

3. 异步计算的结果

包括 Future 接口以及实现 Future 的 FutureTask 类。

// 执行 Runnable
executorService.execute(runnable);
// 执行 Callable
Future<Object> submit = executorService.submit(callable);
// Future 的 get 方法会阻塞线程直到完成
System.out.println(submit.get());
Future<String> future = executorService.submit(success);
System.out.println(future.get());

Executor 线程池的使用大抵如下，首先，我们需要创建 Runnable 或者 Callable 任务。然后通过 ThreadPoolExecutor.execute() 或者 ThreadPoolExecutor.submit() 把任务交给 ThreadPoolExecutor 容器执行。由 submit 提交的任务会返回 Future，表示线程执行的结果，其中 Future 的 get 方法会阻塞线程直到完成。

Executor框架的使用示意图如下：