5、多线程创建的四种方式之实现线程池

1、为什么要使用多线程

例子：
十年前单核CPU电脑，假的多线程，像马戏团玩多个球，其实在在顶端每时每刻也只有一颗，CPU需要来回切换
现在是多核电脑，多个线程各自跑在独立的CPU上，不用切换，效率高

2、线程池的优势

线程池做的工作只要是控制运行的线程数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了最大数量，超出数量的线程则排队等候，等待其他线程执行完毕，释放资源，然后再从队列中取出任务来执行

主要特点：

• 线程复用
  • 降低资源消耗，通过重复利用已经创建好的线程，从而降低线程创建和销毁造成的消耗
• 控制最大并发数
  • 提高响应速度，当任务到达时，任务可以不需要等待线程创建就能立即执行
• 管理线程
  • 提高线程的可管理性，线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，起到调优和监控的功能

3、Executor框架

Java中的线程池是通过Executor框架实现的，该框架中用到了Executor，Executors，ExecutorService，ThreadPoolExecutor这几个类

4、线程池七大参数

（1）corePoolSize：线程池中常驻核心线程数

（2）maximumPoolSize：线程池能够容纳同时执行的最大线程数，此值必须大于等于1

（3）keepAliveTime：多余的空闲线程存活时间。当前线程池数量超过corePoolSize时，当空闲时间到达keepAliveTime值时，多余空闲线程会被销毁直到只剩下corePoolSize个线程为止。

（4）unit：keepAliveTime的时间单位

（5）workQueue：任务队列，被提交但尚未执行的任务

（6）threadFactory：表示生成线程池中的工作线程的线程工厂，用于创建线程，一般为默认线程工厂即可

（7）handler：拒绝策略，表示当队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大线程数（maximumPoolSize）时如何来拒绝来请求的Runnable的策略

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;
}
 

5、线程池的使用

5.1、Executors.newFixedThreadPool(int)

• 执行长期任务性能好，创建一个线程池，
  一池有N个固定的线程，有固定线程数的线程

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

• newFixedThreadPool创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，它使用的是LinkedBlockingQueue

5.2、Executors.newSingleThreadExecutor()

• 一个任务一个任务的执行，一池一线程

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

• newSingleThreadExecutor 创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值都是1，它使用的是LinkedBlockingQueue

5.3、Executors.newCachedThreadPool()

• 执行很多短期异步任务，线程池根据需要创建新线程，
  但在先前构建的线程可用时将重用它们。可扩容，遇强则强

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

• newCachedThreadPool创建的线程池将corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，它使用的是SynchronousQueue，也就是说来了任务就创建线程运行，当线程空闲超过60秒，就销毁线程。

/**
 * 线程池
 * Arrays
 * Collections
 * Executors
 */
public class MyThreadPoolDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //固定数的线程池，一池五线程

//       ExecutorService threadPool =  Executors.newFixedThreadPool(5); //一个银行网点，5个受理业务的窗口
//       ExecutorService threadPool =  Executors.newSingleThreadExecutor(); //一个银行网点，1个受理业务的窗口
       ExecutorService threadPool =  Executors.newCachedThreadPool(); //一个银行网点，可扩展受理业务的窗口

        //10个顾客请求
        try {
            for (int i = 1; i <=10; i++) {
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 办理业务");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

6、线程池底层原理

流程
1、在创建了线程池后，开始等待请求。

2、当调用execute()方法添加一个请求任务时，线程池会做出如下判断：
2.1如果正在运行的线程数量小于corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；
2.2如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize，那么将这个任务放入队列；
2.3如果这个时候队列满了且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务；
2.4如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。

3、当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。

4、当一个线程无事可做超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程会判断：
如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉。
所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到corePoolSize的大小。

7、线程池的拒绝策略

拒绝策略

• 等待队列已经排满了，再也塞不下新任务了
• 同时，线程池中的max线程也达到了，无法继续为 新任务服务
• 这个时候就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题

JDK内置的拒绝策略
以下策略均实现RejectedExecutionHandle接口

• AbortPolicy(默认)：直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行
• CallerRunsPolicy：“调用者运行”一种调节机制，该策略既不会抛弃任务，也不
  会抛出异常，而是将某些任务回退到调用者，从而降低新任务的流量。
• DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加人队列中
  尝试再次提交当前任务。
• DiscardPolicy：该策略默默地丢弃无法处理的任务，不予任何处理也不抛出异常。
  如果允许任务丢失，这是最好的一种策略。

8、日常开发中并不会去使用系统提供的创建线程池的方法

9、自定义线程池

public class MyThreadPoolDemo {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                2L,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                //new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
                //new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
                //new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
        );
        //10个顾客请求
        try {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                threadPool.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 办理业务");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }

    }
}