Java常用四大线程池用法以及ThreadPoolExecutor详解

为什么用线程池?

• 1.创建/销毁线程伴随着系统开销，过于频繁的创建/销毁线程，会很大程度上影响处-理效率
• 2.线程并发数量过多，抢占系统资源从而导致阻塞
• 3.对线程进行一些简单的管理

在Java中，线程池的概念是Executor这个接口，具体实现为ThreadPoolExecutor类，学习Java中的线程池，就可以直接学习他了对线程池的配置，就是对ThreadPoolExecutor构造函数的参数的配置

一、ThreadPoolExecutor提供了四个构造函数

//五个参数的构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue workQueue)

//六个参数的构造函数-1
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory)

//六个参数的构造函数-2
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue workQueue,
                          RejectedExecutionHandler handler)

//七个参数的构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler)

下面来解释下各个参数：

• int corePoolSize：该线程池中核心线程数最大值

核心线程：线程池新建线程的时候，如果当前线程总数小于corePoolSize，则新建的是核心线程，如果超过corePoolSize，则新建的是非核心线程核心线程默认情况下会一直存活在线程池中，即使这个核心线程啥也不干(闲置状态)。
如果指定ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut这个属性为true，那么核心线程如果不干活(闲置状态)的话，超过一定时间(时长下面参数决定)，就会被销毁掉。

• int maximumPoolSize： 该线程池中线程总数最大值

线程总数 = 核心线程数 + 非核心线程数。

• long keepAliveTime：该线程池中非核心线程闲置超时时长

一个非核心线程，如果不干活(闲置状态)的时长超过这个参数所设定的时长，就会被销毁掉，如果设置allowCoreThreadTimeOut = true，则会作用于核心线程。

• TimeUnit unit：keepAliveTime的单位

TimeUnit是一个枚举类型，其包括：
NANOSECONDS ： 1微毫秒 = 1微秒 / 1000
MICROSECONDS ： 1微秒 = 1毫秒 / 1000
MILLISECONDS ： 1毫秒 = 1秒 /1000
SECONDS ： 秒
MINUTES ： 分
HOURS ： 小时
DAYS ： 天

• BlockingQueue workQueue：该线程池中的任务队列：维护着等待执行的Runnable对象

当所有的核心线程都在干活时，新添加的任务会被添加到这个队列中等待处理，如果队列满了，则新建非核心线程执行任务。
常用的workQueue类型：

• SynchronousQueue：这个队列接收到任务的时候，会直接提交给线程处理，而不保留它，如果所有线程都在工作怎么办？那就新建一个线程来处理这个任务！所以为了保证不出现<线程数达到了maximumPoolSize而不能新建线程>的错误，使用这个类型队列的时候，maximumPoolSize一般指定成Integer.MAX_VALUE，即无限大

• LinkedBlockingQueue：这个队列接收到任务的时候，如果当前线程数小于核心线程数，则新建线程(核心线程)处理任务；如果当前线程数等于核心线程数，则进入队列等待。由于这个队列没有最大值限制，即所有超过核心线程数的任务都将被添加到队列中，这也就导致了maximumPoolSize的设定失效，因为总线程数永远不会超过corePoolSize

• ArrayBlockingQueue：可以限定队列的长度，接收到任务的时候，如果没有达到corePoolSize的值，则新建线程(核心线程)执行任务，如果达到了，则入队等候，如果队列已满，则新建线程(非核心线程)执行任务，又如果总线程数到了maximumPoolSize，并且队列也满了，则发生错误

• DelayQueue：队列内元素必须实现Delayed接口，这就意味着你传进去的任务必须先实现Delayed接口。这个队列接收到任务时，首先先入队，只有达到了指定的延时时间，才会执行任务

• ThreadFactory threadFactory：创建线程的方式，这是一个接口，你new他的时候需要实现他的Thread newThread(Runnable r)方法，一般用不上。

• RejectedExecutionHandler handler：这玩意儿就是抛出异常专用的，比如上面提到的两个错误发生了，就会由这个handler抛出异常，根本用不上。

二、向ThreadPoolExecutor添加任务

我们怎么知道new一个ThreadPoolExecutor，大概知道各个参数是干嘛的，可是我new完了，怎么向线程池提交一个要执行的任务啊？

ThreadPoolExecutor.execute(Runnable command)

通过ThreadPoolExecutor.execute(Runnable command)方法即可向线程池内添加一个任务。

三、ThreadPoolExecutor的策略

这里给总结一下，当一个任务被添加进线程池时，执行策略：

• 1.线程数量未达到corePoolSize，则新建一个线程(核心线程)执行任务
• 2.线程数量达到了corePools，则将任务移入队列等待
• 3.队列已满，新建线程(非核心线程)执行任务
• 4.队列已满，总线程数又达到了maximumPoolSize，就会由(RejectedExecutionHandler)抛出异常

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常见四种线程池：

如果你不想自己写一个线程池，Java通过Executors提供了四种线程池，这四种线程池都是直接或间接配置ThreadPoolExecutor的参数实现的。

1.可缓存线程池CachedThreadPool()

源码：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue());
    }

根据源码可以看出：

1. 这种线程池内部没有核心线程，线程的数量是有没限制的。
2. 在创建任务时，若有空闲的线程时则复用空闲的线程，若没有则新建线程。
3. 没有工作的线程（闲置状态）在超过了60S还不做事，就会销毁。

创建方法：

ExecutorService mCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

用法：

//开始下载
private void startDownload(final ProgressBar progressBar, final int i) {
        mCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                int p = 0;
                progressBar.setMax(10);//每个下载任务10秒
                while (p < 10) {
                    p++;
                    progressBar.setProgress(p);
                    Bundle bundle = new Bundle();
                    Message message = new Message();
                    bundle.putInt("p", p);
                    //把当前线程的名字用handler让textview显示出来
                    bundle.putString("ThreadName", Thread.currentThread().getName());
                    message.what = i;
                    message.setData(bundle);
                    mHandler.sendMessage(message);
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
    }

2.FixedThreadPool 定长线程池

源码：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue());
}

根据源码可以看出：

1. 该线程池的最大线程数等于核心线程数，所以在默认情况下，该线程池的线程不会因为闲置状态超时而被销毁。
2. 如果当前线程数小于核心线程数，并且也有闲置线程的时候提交了任务，这时也不会去复用之前的闲置线程，会创建新的线程去执行任务。如果当前执行任务数大于了核心线程数，大于的部分就会进入队列等待。等着有闲置的线程来执行这个任务。

创建方法：

//nThreads => 最大线程数即maximumPoolSize
ExecutorService mFixedThreadPool= Executors.newFixedThreadPool(int nThreads);

//threadFactory => 创建线程的方法，用得少
ExecutorService mFixedThreadPool= Executors.newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory);

用法：

private void startDownload(final ProgressBar progressBar, final int i) {
        mFixedThreadPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
               //....逻辑代码自己控制
            }
        });
    }

3.SingleThreadPool

源码：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue()));
}

根据源码可以看出：

1. 有且仅有一个工作线程执行任务
2. 所有任务按照指定顺序执行，即遵循队列的入队出队规则

创建方法：
ExecutorService mSingleThreadPool = Executors.newSingleThreadPool();

用法同上。

4.ScheduledThreadPool

源码：

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

//ScheduledThreadPoolExecutor():
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
          DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}

根据源码可以看出：
DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS就是默认10L，这里就是10秒。这个线程池有点像是吧CachedThreadPool和FixedThreadPool 结合了一下。

1. 不仅设置了核心线程数，最大线程数也是Integer.MAX_VALUE。
2. 这个线程池是上述4个中为唯一个有延迟执行和周期执行任务的线程池。

创建：

//nThreads => 最大线程数即maximumPoolSize
ExecutorService mScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(int corePoolSize);

一般的执行任务方法和上面的都大同小异，我们主要看看延时执行任务和周期执行任务的方法。

//表示在3秒之后开始执行我们的任务。
mScheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
            //....
            }
        }, 3, TimeUnit.SECONDS);

//延迟3秒后执行任务，从开始执行任务这个时候开始计时，每7秒执行一次不管执行任务需要多长的时间。 
mScheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
             //....
            }
        },3, 7, TimeUnit.SECONDS);

/**延迟3秒后执行任务，从任务完成时这个时候开始计时，7秒后再执行，
*再等完成后计时7秒再执行也就是说这里的循环执行任务的时间点是
*从上一个任务完成的时候。
*/
mScheduledThreadPool.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
             //....
            }
        },3, 7, TimeUnit.SECONDS);

以上就是常用的四个线程池以及他们的实现原理。