java线程池应用

概述

当有多个请求到服务器需要新建线程来执行任务时，如果为每个请求都新建线程的话，那么服务器资源开销比较大，

因此使用一个容器来管理线程，当请求到来的时候就从容器中取出空闲线程来处理。
线程池和数据库连接池很类似，都是为了解决频繁创建比较耗资源的对象。

在执行并发任务时，我们可以把任务传递给一个线程池，来替代为每个并发执行的任务都启动一个新的线程，

只要池里有空闲的线程，任务就会分配一个线程执行。在线程池的内部，任务被插入一个阻塞队列(BlockingQueue)，
线程池里的线程会去取这个队列里的任务。

利用线程池有三个好处

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，任务可以不需要的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

java中创建线程池

使用ThreadPoolExecutor构造方法创建线程池

/**
 *
 * @param corePoolSize      线程池中的线程数
 * @param maximumPoolSize   线程池中最大线程数
 * @param keepAliveTime     线程活动保持时间，线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。
 * @param unit              线程活动保持时间单位
 * @param workQueue         任务队列，用于保存等待执行的任务的阻塞队列。有多种阻塞队列
 * @param threadFactory     用于设置创建线程的工厂
 * @param handler           饱和策略，当线程池和队列都满了，说明线程池处于饱和状态，
 *                          那么必须采取一种策略处理提交的新任务。
 *                          这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。
 */
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    //省略代码
}

BlockingQueue阻塞队列类型

1、ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。
2、LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出） 排序元素， 
吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列
3、SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列.每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态
吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。
4、PriorityBlockingQueue：一个具有优先级得无限阻塞队列。

使用Executors工具类创建

可以通过调用Ececutors中的某个静态工厂方法来创建一个线程池
(它们的内部实现原理都是相同的，仅仅是使用了不同的工作队列或线程池大小)。

Executors就像Collections工具类那样提供了些静态方法方便操作而已。

public class Executors {
    //创建一个定长的线程池，每当提交一个任务就创建一个线程，直到达到池的最大长度，这时线程池会保持长度不在变化
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
    //
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                      threadFactory);
    }
    //创建一个单线程化的executor，它只会创建唯一的工作者线程来执行任务
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                    threadFactory));
    }
    //创建一个可缓存的线程池，如果当前的线程池的长度超过了处理的需要时，它可以灵活的回收空闲的线程， 
    当需求增加时，它可以灵活的添加新的线程，并不会对池的长度做任何限制
    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }
    public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>(),
                                      threadFactory);
    }
    /** Cannot instantiate. */
    private Executors() {}
}

向线程池中提交任务

public static void main(String[] args) {
    BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingDeque<Runnable>();//任务队列
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2, 3, 60, TimeUnit.SECONDS, workQueue);//线程池
    threadPoolExecutor.execute(new Task1());//执行任务1
    threadPoolExecutor.execute(new Task2());//执行任务2
    threadPoolExecutor.shutdown();//关闭线程池
}

线程关闭

可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池，但是它们的实现原理不同，
shutdown的原理是只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程。
shutdownNow的原理是遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，

所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。shutdownNow会首先将线程池的状态设置成STOP，
然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表。

只要调用了这两个关闭方法的其中一个，isShutdown方法就会返回true。当所有的任务都已关闭后,才表示线程池关闭成功，

这时调用isTerminaed方法会返回true。至于我们应该调用哪一种方法来关闭线程池，应该由提交到线程池的任务特性决定，

通常调用shutdown来关闭线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用shutdownNow。

线程执行过程

1、如果当前的线程数<corePoolSize，提交的Runnable任务，会直接作为new Thread的参数，立即执行， 
当提交的任务数超过了corePoolSize，就进入第二部操作
2、将当前的任务提交到BlockingQueue阻塞队列中，如果Block Queue是个有界队列，当队列满了之后就进入第三步
3、如果poolSize < maximumPoolsize时，会尝试new 一个Thread的进行救急处理，执行对应的runnable任务
4、如果第三步也无法处理，就会用RejectedExecutionHandler来做拒绝处理