高并发-线程池介绍

1.什么是线程池

线程池是指在初始化一个多线程应用程序过程中创建一个线程集合，然后在需要执行新的任务时重用这些线程而不是新建一个线程。线程池中线程的数量通常完全取决于可用内存数量和应用程序的需求。然而，增加可用线程数量是可能的。线程池中的每个线程都有被分配一个任务，一旦任务已经完成了，线程回到池子中并等待下一次分配任务。

线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后再创建线程后自动启动这些任务。线程池线程都是后台线程。每个线程都使用默认的堆栈大小，以默认的优先级运行，并处于多线程单元中。

2.为什么要用线程池

在java中频繁创建线程会大大降低系统的效率，创建和销毁线程花费的时间和耗费系统资源都比较大，同时如果在jvm中创建太多的线程，可能会使系统过度消耗内存而导致系统资源不足。

而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

3. ThreadPoolExecutor 

3.1.简介

ThreadPoolExecutor作为java.util.concurrent包对外提供基础实现，以内部线程池的形式对外提供管理任务执行，线程调度，线程池管理等等服务；

Executors方法提供的线程服务，都是通过ThreadPoolExecutor 构造方法 参数设置来实现不同的线程池机制。

3.2.核心构造方法

public ThreadPoolExecutor( int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

构造方法参数介绍

corePoolSize：核心线程池大小， 当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中

maximumPoolSize： 表示在线程池中最多能创建多少个线程

keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止

unit：参数keepAliveTime的时间单位，天，小时，分钟。。

workQueue：一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务。阻塞队列一般用 LinkedBlockingQueue和Synchronous

handler：表示当拒绝处理任务时的策略

3.3.类结构

ThreadPoolExecutor、AbstractExecutorService、ExecutorService和Executor几个之间的关系

1.Executor是一个顶层接口， 在它里面只声明了一个方法execute(Runnable)，返回值为void，参数为Runnable类型，从字面意思可以理解，就是用来执行传进去的任务的；

2. ExecutorService接口继承了Executor接口 ，并声明了一些方法：submit、invokeAll等

3. 抽象类AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口，基本实现了ExecutorService中声明的所有方法；

4. 然后ThreadPoolExecutor继承了类AbstractExecutorService。

3.4.成员方法

1. execute()方法实际上是Executor中声明的方法，在ThreadPoolExecutor进行了具体的实现，这个方法是ThreadPoolExecutor的核心方法，通过这个方法可以向线程池提交一个任务，交由线程池去执行。

2. submit()方法是在ExecutorService中声明的方法，在AbstractExecutorService就已经有了具体的实现，在ThreadPoolExecutor中并没有对其进行重写，这个方法也是用来向线程池提交任务的，但是它和execute()方法不同，它能够返回任务执行的结果，去看submit()方法的实现，会发现它实际上还是调用的execute()方法，只不过它利用了Future来获取任务执行结果

3. shutdown()和shutdownNow()是用来关闭线程池的。

4.有哪几种线程池

Java通过Executors提供四种线程池，分别为：

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。
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。
newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

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

通过查看源码可以得知 这四种线程池都是通过调用ThreadPoolExecutor的构造方法来实例化的。

实际运用中，如果Executors提供的线程池可以满足要求，就尽量用提供的方法，因为手动配置 ThreadPoolExecutor的参数需要根据实际任务类型和数量进行配置

5.线程池处理机制

当一个任务通过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时：

如果线程池中运行的线程 小于corePoolSize ，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要 创建新的线程 来处理被添加的任务。

如果线程池中运行的线程大于等于corePoolSize，但是缓冲队列 workQueue未满 ，那么任务被放入缓冲队列 。

如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满(即无法将请求加入队列 )，并且线程池中的数量小于maximumPoolSize，建新的线程 来处理被添加的任务。

如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量等于maximumPoolSize ，那么通过 handler 所指定的策略来处理此任务。
当线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止 。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数。