线程池的使用和简单原理

参考文献：

• Android 多线程： 完全解析线程池ThreadPool原理&使用
• Android开发——Android中常见的4种线程池（保证你能看懂并理解）
• Java并发编程：线程池的使用
  

1 简介

 除了①线程池，使用线程还有三种方式，分别是 ②继承Thread类 ③实现Runnable接口④实现Callable接口，这三种方式最后都需要新建和销毁线程。在实际的高并发场景下，往往线程数多，每个线程执行任务耗时短。上面三种新建线程的方式，新建和销毁线程的时间消耗经常会比实际执行任务的耗时还要长，导致提交的任务不能立即响应执行，并且新建和销毁线程往往有一定的资源消耗；其次创建新线程的方式线程缺乏统一管理，容易出现线程阻塞的情况。所以这里我们引入了一种复用线程执行任务的方式-线程池，减少新建线程的次数。
 首先说说“任务”的概念，实现Runnable或Callable接口创建的对象只能当做一个可以在线程中运行的任务，不是真正意义上的线程，所以最后还需要通过 Thread 来调用。可以说任务是通过线程驱动从而执行的。

2 原理

2.1 内部逻辑结构

2.2 核心参数

参数	意义	说明
corePoolSize	核心线程数	默认情况，核心线程会一直存活，包括空闲状态
maximumPoolSize	(能容纳)最大线程数	当已提交的任务数大于等于该值，后面新提交的任务会使用拒绝策略handler
keepAliveTime	非核心线程闲时存活期	超过该时长，处于闲置状态的非核心线程会被回收(当allowCoreThreadTimeOut(true)时，keepAliveTime也适用于核心线程)
unit	keepAliveTime单位	TimeUnit.DAYS; TimeUnit.HOURS;TimeUnit.MINUTES; TimeUnit.SECONDS;TimeUnit.MILLISECONDS;TimeUnit.MICROSECONDS;
workQueue	任务队列	当corePoolSize个核心线程都运行时，新来的任务就放到这个队列里等待执行(就绪状态)
threadFactor	线程工厂接口	为线程池创建新线程

 **ThreadPoolExecutor**类是线程池中最重要的类，可以通过在该类实例化时配置不同的参数传入构造器，来实现自定义线程池；

		// 创建线程池对象，通过 构造方法 配置核心参数
   Executor executor = new ThreadPoolExecutor( CORE_POOL_SIZE,MAXIMUM_POOL_SIZE,KEEP_ALIVE,
                                     			TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue,sThreadFactory );

		// 构造函数
    public ThreadPoolExecutor (int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,
                               TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable workQueue>,
                               ThreadFactory threadFactory )

2.3 任务执行逻辑

 补充说明：

• 处理任务优先级：核心线程 > 任务队列 > 非核心线程 > 拒绝策略handler；
• 非核心线程空闲时间超过存活期keepAliveTime，就会被回收；一般情况，核心线程即使闲置也不会被回收；(除非当allowCoreThreadTimeOut(true)时，keepAliveTime也适用于核心线程)；
• 一般情况，线程池刚创建时，其中是没有线程的，只有新任务到来，才会创建线程执行该任务；

​ 对于线程池、核心线程、非核心线程自己的通俗理解：

​  线程池看成一个公司，核心线程可以看成是看成是公司的正式员工，非核心线程可以看成是实习生；无论是正式员工还是实习生在同一时刻只能执行一个任务。当有新任务时，老板首先找正式员工干活；如果正式员工都在干活时继续来新任务，那么多余任务就放到一个任务队列里，等有正式员工闲下来后接着干新任务；如果任务较多，超出正式员工能处理的数量，这时老板就考虑招几个实习生来干活，实习生处理任务队列满了之后新来的任务。如果任务太多了，那么老板就不再接单了，拒绝处理新来的任务。

​  一般情况，正式员工有任务到来就干活，没任务就空闲，不会被裁；实习生有任务到来就干活，没任务就空闲，空闲的时间太长了，老板不养闲人，就把这个实习生裁了。

3 基本使用

	 // 1.创建线程池,通过配置核心参数，从而实现自定义线程池
   Executor threadPool = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,MAXIMUM_POOL_SIZE,KEEP_ALIVE,
                                  TimeUnit.SECONDS,sPoolWorkQueue,sThreadFactory);
    // 注：在Java中，已内置4种常用线程池，下面会详细说明

		// 2.向线程池提交任务：execute()，传入Runnable对象
    threadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                ... // 线程执行任务
            }
        });

	// 3. 关闭线程池shutdown() 
  threadPool.shutdown();

 shutdown()和shutdownNow()区别：

• shutdown()：等待正在执行任务的线程执行完再关闭线程池；
• shutdownNow()：不等待立即关闭；

4 四类常用线程池

 根据参数的不同配置，Java内置了4种常用线程池，他们的参数已经配置好了：

• 定长线程池（FixedThreadPool）
• 定时线程池（ScheduledThreadPool ）
• 缓存线程池（CachedThreadPool）
• 单例线程池（SingleThreadExecutor）

4.1 定长线程池FixedThreadPool

• 特点：只有核心线程 & 不会被回收、线程数固定、任务队列无大小限制；

• 应用场景：控制线程池最大并发数;

//创建 定长线程池 对象 & 设置线程池线程数固定为3
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
//向线程池提交任务：execute()
fixedThreadPool.execute(() -> System.out.println("定长线程池->执行任务啦"));
//关闭线程池
fixedThreadPool.shutdown();

4.2 定时线程池ScheduledThreadPool

• 特点：核心线程数固定、非核心线程数无限制（闲时立刻回收）；

• 应用场景：执行定时 / 周期性 任务

//创建 定时线程池 对象 & 设置线程池核心线程数固定为5
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
//创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task1 = () -> System.out.println("定时线程池->执行任务啦");
// 向线程池提交任务：schedule（）
scheduledThreadPool.schedule(task1, 1, TimeUnit.SECONDS); // 延迟1s后执行任务
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(task1,10,1000,TimeUnit.MILLISECONDS);// 延迟10ms后、每隔1000ms执行任务
//关闭线程池
scheduledThreadPool.shutdown();

4.3 缓存线程池CachedThreadPool

• 特点：只有非核心线程、线程数无限制；灵活回收空闲线程（具备超时机制，全部回收时几乎不占系统资源）；无线程可用时新建线程；
• 应用场景：执行数量多、耗时少任务

// 创建 可缓存线程池 对象
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
//向线程池提交任务1：execute（）
cachedThreadPool.execute(() -> System.out.println("可缓存线程池-执行任务1"));
//向线程池提交任务2：execute（）；复用线程
cachedThreadPool.execute(() -> System.out.println("可缓存线程池-执行任务2"));
//关闭线程池
cachedThreadPool.shutdown();

4.4 单例线程池SingleThreadExecutor

• 特点：只有一个核心线程，保证所有任务按顺序在一个线程中执行，不存在线程安全问题；

• 应用场景：适合单线程任务；不适合必须使用多线程的耗时任务，如数据库操作、文件操作等；

//创建 单例线程池
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
//向线程池提交任务：execute（）
singleThreadExecutor.execute(() -> System.out.println("单例线程池-执行任务啦"));
//关闭线程池
singleThreadExecutor.shutdown();

4.5 对比

线程池类型	池内 线程类型	池内 线程数	处理特点	应用场景	BlockingQueue
定长线程池FixedThreadPool	核心线程	核心线程数固定	①核心线程不被回收②任务队列大小无限制	控制线程池最大并发数	LinkedBlockingQueue
定时线程池ScheduledThreadPool	核心线程,非核心线程，	核心线程数固定,非核心线程数无限制	非核心线程闲时立刻回收(keepAliveTime为0)	执行定时 / 周期性任务	DelayedWorkQueue
缓存线程池CachedThreadPool	非核心线程	非核心线程数无限制	①有闲置线程，复用线程；否则新建线程；②一般，提交任务立刻执行③非核心线程闲时灵活回收	执行数量多、耗时少任务	SynchronousQueue
单例线程池SingleThreadExecutor	核心线程	1个核心线程	①所有任务按FIFO顺序在一个线程中执行②不存在线程安全问题	适合单线程任务；不适合必须使用多线程的耗时任务	LinkedBlockingQueue

5 总结