线程池ThreadPool

1.传统多线程缺点

传统多线程方式（继承Thread类和实现Runnable接口）有以下两个问题：
1.每次新建/销毁线程对象消耗资源、响应速度慢
2.线程缺乏统一管理，容易出现阻塞情况

2.线程池作用及优点

线程池作用：
1.复用线程
2.管理线程,如统一分配、调优、监控，控制线程池最大并发数
线程池优点：
1.降低因线程的创建和销毁所带来的性能开销（复用缓存在线程池的线程）
2.提高线程响应速度和执行效率（重用线程，可以不需创建线程即可马上执行；管理线程，优化线程执行顺序，避免大量线程因互相抢占系统资源而导致阻塞现象）
3.提高对线程的管理度

3.使用流程

线程池的使用流程如下：

// 1. 创建线程池
   // 创建时，通过配置线程池的参数，从而实现自己所需的线程池
   Executor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                                              CORE_POOL_SIZE, //核心线程数
                                              MAXIMUM_POOL_SIZE,//线程池所能容纳最大线程数
                                              KEEP_ALIVE,//非核心线程闲置超时时长
                                              TimeUnit.SECONDS,//指定KEEP_ALIVE时间单位
                                              sPoolWorkQueue,//任务队列
                                              sThreadFactory //线程工厂
                                              );
    // 注：在Java中，已内置4种常见线程池，下面会详细说明

// 2. 向线程池提交任务：execute（）
    // 说明：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();

上面是通过传统构造方法来创建线程池，但是java为我们封装好了常见的四类功能线程池

3.1 定长线程池（FixedThreadPool）

特点：只有核心线程 & 不会被回收、线程数量固定、任务队列无大小限制（超出的线程任务会在队列中等待）
应用场景：控制线程最大并发数
具体使用：通过 Executors.newFixedThreadPool() 创建
示例：

// 1. 创建定长线程池对象 & 设置线程池线程数量固定为3
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);

// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run(){
    System.out.println("执行任务啦");
     }
    };
        
// 3. 向线程池提交任务：execute（）
fixedThreadPool.execute(task);
        
// 4. 关闭线程池
fixedThreadPool.shutdown();

3.2 定时线程池（ScheduledThreadPool ）

特点：核心线程数量固定、非核心线程数量无限制（闲置时马上回收）
应用场景：执行定时 / 周期性 任务
使用：通过Executors.newScheduledThreadPool()创建
示例：

// 1. 创建 定时线程池对象 & 设置线程池线程数量固定为5
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);

// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
       public void run(){
              System.out.println("执行任务啦");
          }
    };
// 3. 向线程池提交任务：schedule（）
scheduledThreadPool.schedule(task, 1, TimeUnit.SECONDS); // 延迟1s后执行任务
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(task,10,1000,TimeUnit.MILLISECONDS);// 延迟10ms后、每隔1000ms执行任务
// 4. 关闭线程池
scheduledThreadPool.shutdown();

3.3 可缓存线程池（CachedThreadPool）

特点：只有非核心线程、线程数量不固定（可无限大）、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）、新建线程（无线程可用时）任何线程任务到来都会立刻执行，不需要等待
应用场景：执行大量、耗时少的线程任务
使用：通过Executors.newCachedThreadPool()创建
示例：

// 1. 创建可缓存线程池对象
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run(){
        System.out.println("执行任务啦");
            }
    };

// 3. 向线程池提交任务：execute（）
cachedThreadPool.execute(task);

// 4. 关闭线程池
cachedThreadPool.shutdown();

//当执行第二个任务时第一个任务已经完成
//那么会复用执行第一个任务的线程，而不用每次新建线程。

3.4 单线程化线程池（SingleThreadExecutor）

特点：只有一个核心线程（保证所有任务按照指定顺序在一个线程中执行，不需要处理线程同步的问题）
应用场景：不适合并发但可能引起IO阻塞性及影响UI线程响应的操作，如数据库操作，文件操作等
使用：通过Executors.newSingleThreadExecutor()创建
示例：

// 1. 创建单线程化线程池
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

// 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务
Runnable task =new Runnable(){
  public void run(){
        System.out.println("执行任务啦");
            }
    };

// 3. 向线程池提交任务：execute（）
singleThreadExecutor.execute(task);

// 4. 关闭线程池
singleThreadExecutor.shutdown();

4.注意事项

shutDown()
当线程池调用该方法时,线程池的状态则立刻变成SHUTDOWN状态。此时，则不能再往线程池中添加任何任务，否则将会抛出RejectedExecutionException异常。但是，此时线程池不会立刻退出，直到添加到线程池中的任务都已经处理完成，才会退出。
shutdownNow()
根据JDK文档描述，大致意思是：执行该方法，线程池的状态立刻变成STOP状态，并试图停止所有正在执行的线程，不再处理还在池队列中等待的任务，当然，它会返回那些未执行的任务

5.使用线程池的风险

虽然线程池是构建多线程应用程序的强大机制，但使用它并不是没有风险的。用线程池构建的应用程序容易遭受任何其它多线程应用程序容易遭受的所有并发风险，诸如同步错误和死锁，它还容易遭受特定于线程池的少数其它风险，诸如与池有关的死锁、资源不足和线程泄漏。
1.死锁
任何多线程应用程序都有死锁风险。当一组进程或线程中的每一个都在等待一个只有该组中另一个进程才能引起的事件时，我们就说这组进程或线程 死锁了。死锁的最简单情形是：线程 A 持有对象 X 的独占锁，并且在等待对象 Y 的锁，而线程 B 持有对象 Y 的独占锁，却在等待对象 X 的锁。除非有某种方法来打破对锁的等待（Java 锁定不支持这种方法），否则死锁的线程将永远等下去。

虽然任何多线程程序中都有死锁的风险，但线程池却引入了另一种死锁可能，在那种情况下，所有池线程都在执行已阻塞的等待队列中另一任务的执行结果的任务，但这一任务却因为没有未被占用的线程而不能运行。当线程池被用来实现涉及许多交互对象的模拟，被模拟的对象可以相互发送查询，这些查询接下来作为排队的任务执行，查询对象又同步等待着响应时，会发生这种情况。
2.资源不足
线程池的一个优点在于：相对于其它替代调度机制而言，它们通常执行得很好。但只有恰当地调整了线程池大小时才是这样的。线程消耗包括内存和其它系统资源在内的大量资源。除了 Thread 对象所需的内存之外，每个线程都需要两个可能很大的执行调用堆栈。除此以外，JVM 可能会为每个 Java 线程创建一个本机线程，这些本机线程将消耗额外的系统资源。最后，虽然线程之间切换的调度开销很小，但如果有很多线程，环境切换也可能严重地影响程序的性能。

如果线程池太大，那么被那些线程消耗的资源可能严重地影响系统性能。在线程之间进行切换将会浪费时间，而且使用超出比您实际需要的线程可能会引起资源匮乏问题，因为池线程正在消耗一些资源，而这些资源可能会被其它任务更有效地利用。除了线程自身所使用的资源以外，服务请求时所做的工作可能需要其它资源，例如 JDBC 连接、套接字或文件。这些也都是有限资源，有太多的并发请求也可能引起失效，例如不能分配 JDBC 连接。
3.并发错误
线程池和其它排队机制依靠使用 wait() 和 notify() 方法，这两个方法都难于使用。如果编码不正确，那么可能丢失通知，导致线程保持空闲状态，尽管队列中有工作要处理。使用这些方法时，必须格外小心；即便是专家也可能在它们上面出错。而最好使用现有的、已经知道能工作的实现，例如 util.concurrent 包。
4.线程泄漏
各种类型的线程池中一个严重的风险是线程泄漏，当从池中除去一个线程以执行一项任务，而在任务完成后该线程却没有返回池时，会发生这种情况。发生线程泄漏的一种情形出现在任务抛出一个 RuntimeException 或一个 Error 时。如果池类没有捕捉到它们，那么线程只会退出而线程池的大小将会永久减少一个。当这种情况发生的次数足够多时，线程池最终就为空，而且系统将停止，因为没有可用的线程来处理任务。

有些任务可能会永远等待某些资源或来自用户的输入，而这些资源又不能保证变得可用，用户可能也已经回家了，诸如此类的任务会永久停止，而这些停止的任务也会引起和线程泄漏同样的问题。如果某个线程被这样一个任务永久地消耗着，那么它实际上就被从池除去了。对于这样的任务，应该要么只给予它们自己的线程，要么只让它们等待有限的时间。
5.请求过载
仅仅是请求就压垮了服务器，这种情况是可能的。在这种情形下，我们可能不想将每个到来的请求都排队到我们的工作队列，因为排在队列中等待执行的任务可能会消耗太多的系统资源并引起资源缺乏。在这种情形下决定如何做取决于您自己；在某些情况下，您可以简单地抛弃请求，依靠更高级别的协议稍后重试请求，您也可以用一个指出服务器暂时很忙的响应来拒绝请求。