Java 线程池 创建方式
任务缓存队列
在前面我们多次提到了任务缓存队列，即workQueue，它用来存放等待执行的任务。
workQueue的类型为BlockingQueue，通常可以取下面三种类型：
1）有界任务队列ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小；
2）无界任务队列LinkedBlockingQueue：基于链表的先进先出队列，如果创建时没有指定此队列大小，则默认为Integer.MAX_VALUE；
3）直接提交队列synchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。
拒绝策略
AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException
CallerRunsPolicy：只要线程池未关闭，该策略直接在调用者线程中，运行当前被丢弃的任务。显然这样做不会真的丢弃任务，但是，任务提交线程的性能极有可能会急剧下降。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的一个请求，也就是即将被执行的一个任务，并尝试再次提交当前任务。
DiscardPolicy：丢弃任务，不做任何处理。
线程池的任务处理策略：
如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务；
如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出去执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务；如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理；
如果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，直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize；如果允许为核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime，线程也会被终止。
线程池的关闭
ThreadPoolExecutor提供了两个方法，用于线程池的关闭，分别是shutdown()和shutdownNow()，其中：
shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但再也不会接受新的任务
shutdownNow()：立即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务。
wonrkerCountOf()方法能够取得当前线程池中的线程的总数，取得当前线程数与核心池大小比较：
- 如果小于，将通过addWorker()方法调度执行。
- 如果大于核心池大小，那么就提交到等待队列。
- 如果进入等待队列失败，则会将任务直接提交给线程池。
- 如果线程数达到最大线程数，那么就提交失败，执行拒绝策略。
addWorker(Runnable firstTask, boolean core)的主要任务是创建并启动线程。
excute()方法中添加任务的方式是使用addWorker（）方法:
他会根据当前线程的状态和给定的值（core or maximum）来判断是否可以创建一个线程。
addWorker共有四种传参方式。execute使用了其中三种，分别为:
1.addWorker(paramRunnable, true)线程数小于corePoolSize时，放一个需要处理的task进Workers Set。如果Workers Set长度超过corePoolSize，就返回false.
2.addWorker(null, false)放入一个空的task进workers Set，长度限制是maximumPoolSize。这样一个task为空的worker在线程执行的时候会去任务队列里拿任务，这样就相当于创建了一个新的线程，只是没有马上分配任务。
3.addWorker(paramRunnable, false)当队列被放满时，就尝试将这个新来的task直接放入Workers Set，而此时Workers Set的长度限制是maximumPoolSize。如果线程池也满了的话就返回false.
还有一种情况是execute()方法没有使用的addWorker(null, true)，这个方法就是放一个null的task进Workers Set，而且是在小于corePoolSize时，如果此时Set中的数量已经达到corePoolSize那就返回false，什么也不干。实际使用中是在prestartAllCoreThreads()方法，这个方法用来为线程池预先启动corePoolSize个worker等待从workQueue中获取任务执行。
执行流程：
1、判断线程池当前是否为可以添加worker线程的状态，可以则继续下一步，不可以return false：
A、线程池状态 > shutdown，可能为stop、tidying、terminated，不能添加worker线程
B、线程池状态 == shutdown，firstTask不为空，不能添加worker线程，因为shutdown状态的线程池不接收新任务
C、线程池状态 == shutdown，firstTask==null，workQueue为空，不能添加worker线程，因为firstTask为空是为了添加一个没有任务的线程再从workQueue获取task，而workQueue为空，说明添加无任务线程已经没有意义
2、线程池当前线程数量是否超过上限（corePoolSize 或 maximumPoolSize），超过了return false，没超过则对workerCount+1，继续下一步
3、在线程池的ReentrantLock保证下，向Workers Set中添加新创建的worker实例，添加完成后解锁，并启动worker线程，如果这一切都成功了，return true，如果添加worker入Set失败或启动失败，调用addWorkerFailed()逻辑
Java通过Executors提供四种线程池，分别为：
常见的四种线程池
newFixedThreadPool
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int var0) {
return new ThreadPoolExecutor(var0, var0, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue());
}
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int var0, ThreadFactory var1) {
return new ThreadPoolExecutor(var0, var0, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue(), var1);
}
固定大小的线程池，可以指定线程池的大小，该线程池corePoolSize和maximumPoolSize相等，阻塞队列使用的是LinkedBlockingQueue，大小为整数最大值。
该线程池中的线程数量始终不变，当有新任务提交时，线程池中有空闲线程则会立即执行，如果没有，则会暂存到阻塞队列。对于固定大小的线程池，不存在线程数量的变化。同时使用无界的LinkedBlockingQueue来存放执行的任务。当任务提交十分频繁的时候，LinkedBlockingQueue
迅速增大，存在着耗尽系统资源的问题。而且在线程池空闲时，即线程池中没有可运行任务时，它也不会释放工作线程，还会占用一定的系统资源，需要shutdown。
newSingleThreadExecutor
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new Executors.FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue()));
}
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory var0) {
return new Executors.FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue(), var0));
}
单个线程线程池，只有一个线程的线程池，阻塞队列使用的是LinkedBlockingQueue,若有多余的任务提交到线程池中，则会被暂存到阻塞队列，待空闲时再去执行。按照先入先出的顺序执行任务。
newCachedThreadPool
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, 2147483647, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue());
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory var0) {
return new ThreadPoolExecutor(0, 2147483647, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue(), var0);
}
缓存线程池，缓存的线程默认存活60秒。线程的核心池corePoolSize大小为0，核心池最大为Integer.MAX_VALUE,阻塞队列使用的是SynchronousQueue。是一个直接提交的阻塞队列， 他总会迫使线程池增加新的线程去执行新的任务。在没有任务执行时，当线程的空闲时间超过keepAliveTime（60秒），则工作线程将会终止被回收，当提交新任务时，如果没有空闲线程，则创建新线程执行任务，会导致一定的系统开销。如果同时又大量任务被提交，而且任务执行的时间不是特别快，那么线程池便会新增出等量的线程池处理任务，这很可能会很快耗尽系统的资源。
newScheduledThreadPool
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int var0) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(var0);
}
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int var0, ThreadFactory var1) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(var0, var1);
}
定时线程池，该线程池可用于周期性地去执行任务，通常用于周期性的同步数据。
scheduleAtFixedRate:是以固定的频率去执行任务，周期是指每次执行任务成功执行之间的间隔。
schedultWithFixedDelay:是以固定的延时去执行任务，延时是指上一次执行成功之后和下一次开始执行的之前的时间。
使用实例
newFixedThreadPool实例：
public class FixPoolDemo {
private static Runnable getThread(final int i) {
return new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(i);
}
};
}
public static void main(String args[]) {
ExecutorService fixPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
fixPool.execute(getThread(i));
}
fixPool.shutdown();
}
}
newCachedThreadPool实例：
public class CachePool {
private static Runnable getThread(final int i){
return new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000);
}catch (Exception e){
}
System.out.println(i);
}
};
}
public static void main(String args[]){
ExecutorService cachePool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i=1;i<=10;i++){
cachePool.execute(getThread(i));
}
}
}
这里没用调用shutDown方法，这里可以发现过60秒之后，会自动释放资源。
newSingleThreadExecutor
public class SingPoolDemo {
private static Runnable getThread(final int i){
return new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(i);
}
};
}
public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
ExecutorService singPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i=0;i<10;i++){
singPool.execute(getThread(i));
}
singPool.shutdown();
}
这里需要注意一点，newSingleThreadExecutor和newFixedThreadPool一样，在线程池中没有任务时可执行，也不会释放系统资源的，所以需要shudown。
newScheduledThreadPool
public class ScheduledExecutorServiceDemo {
public static void main(String args[]) {
ScheduledExecutorService ses = Executors.newScheduledThreadPool(10);
ses.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(4000);
System.out.println(Thread.currentThread().getId() + "执行了");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);
}
}
如何选择线程池数量
线程池的大小决定着系统的性能，过大或者过小的线程池数量都无法发挥最优的系统性能。
当然线程池的大小也不需要做的太过于精确，只需要避免过大和过小的情况。一般来说，确定线程池的大小需要考虑CPU的数量，内存大小，任务是计算密集型还是IO密集型等因素
NCPU = CPU的数量
UCPU = 期望对CPU的使用率 0 ≤ UCPU ≤ 1
W/C = 等待时间与计算时间的比率
如果希望处理器达到理想的使用率，那么线程池的最优大小为：
线程池大小=NCPU *UCPU(1+W/C)
在Java中使用
int ncpus = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
获取CPU的数量。
线程池工厂
Executors的线程池如果不指定线程工厂会使用Executors中的DefaultThreadFactory,默认线程池工厂创建的线程都是非守护线程。
使用自定义的线程工厂可以做很多事情，比如可以跟踪线程池在何时创建了多少线程，也可以自定义线程名称和优先级。如果将
新建的线程都设置成守护线程，当主线程退出后，将会强制销毁线程池。
下面这个例子，记录了线程的创建，并将所有的线程设置成守护线程。
public class ThreadFactoryDemo {
public static class MyTask1 implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(System.currentTimeMillis()+"Thrad ID:"+Thread.currentThread().getId());
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args){
MyTask1 task = new MyTask1();
ExecutorService es = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 0L, TimeUnit.MICROSECONDS, new SynchronousQueue(), new ThreadFactory() {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread t = new Thread(r);
t.setDaemon(true);
System.out.println("创建线程"+t);
return t;
}
});
for (int i = 0;i<=4;i++){
es.submit(task);
}
}
}
扩展线程池
ThreadPoolExecutor是可以拓展的，它提供了几个可以在子类中改写的方法：beforeExecute,afterExecute和terimated。
在执行任务的线程中将调用beforeExecute和afterExecute,这些方法中还可以添加日志，计时，监视或统计收集的功能，
还可以用来输出有用的调试信息，帮助系统诊断故障。下面是一个扩展线程池的例子：
public class ThreadFactoryDemo {
public static class MyTask1 implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(System.currentTimeMillis()+"Thrad ID:"+Thread.currentThread().getId());
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args){
MyTask1 task = new MyTask1();
ExecutorService es = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 0L, TimeUnit.MICROSECONDS, new SynchronousQueue(), new ThreadFactory() {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread t = new Thread(r);
t.setDaemon(true);
System.out.println("创建线程"+t);
return t;
}
});
for (int i = 0;i<=4;i++){
es.submit(task);
}
}
}
线程池的正确使用
以下阿里编码规范里面说的一段话：
线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。 说明：Executors各个方法的弊端：
1）newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor:
主要问题是堆积的请求处理队列可能会耗费非常大的内存，甚至OOM。
2）newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool:
主要问题是线程数最大数是Integer.MAX_VALUE，可能会创建数量非常多的线程，甚至OOM。
手动创建线程池有几个注意点
1.任务独立。如何任务依赖于其他任务，那么可能产生死锁。例如某个任务等待另一个任务的返回值或执行结果，那么除非线程池足够大，否则将发生线程饥饿死锁。
2.合理配置阻塞时间过长的任务。如果任务阻塞时间过长，那么即使不出现死锁，线程池的性能也会变得很糟糕。在Java并发包里可阻塞方法都同时定义了限时方式和不限时方式。例如
Thread.join,BlockingQueue.put,CountDownLatch.await等，如果任务超时，则标识任务失败，然后中止任务或者将任务放回队列以便随后执行，这样，无论任务的最终结果是否成功，这种办法都能够保证任务总能继续执行下去。
3.设置合理的线程池大小。只需要避免过大或者过小的情况即可，上文的公式线程池大小=NCPU *UCPU(1+W/C)。
4.选择合适的阻塞队列。newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor都使用了无界的阻塞队列，无界阻塞队列会有消耗很大的内存，如果使用了有界阻塞队列，它会规避内存占用过大的问题，但是当任务填满有界阻塞队列，新的任务该怎么办？在使用有界队列是，需要选择合适的拒绝策略，队列的大小和线程池的大小必须一起调节。对于非常大的或者无界的线程池，可以使用SynchronousQueue来避免任务排队，以直接将任务从生产者提交到工作者线程。
下面是Thrift框架处理socket任务所使用的一个线程池，可以看一下FaceBook的工程师是如何自定义线程池的。
private static ExecutorService createDefaultExecutorService(Args args) {
SynchronousQueue executorQueue = new SynchronousQueue();
return new ThreadPoolExecutor(args.minWorkerThreads, args.maxWorkerThreads, 60L, TimeUnit.SECONDS,
executorQueue);
}
本文转载于：http://www.cnblogs.com/superfj/p/7544971.html
参考：https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3932921.html