Executors与线程池：如何创建正确的线程池
在很多公司的面试中，线程池的题目往往都是比较多且较难的，并且线程相关的对象和其他业务API是不相同的，区别在于一个直接操作操作系统使用的是操作系统相关的API，一个单纯只占用内存。
从Java核心技术专栏线程中的相关知识我们可以知道，线程产生与销毁都会消耗一定的性能，因此要避免频繁的创建与销毁。
因此解决这个问题的关键就是创建线程池。
概述
线程池的需求很普遍，从一般使用的池化角度来看：当需要资源的时候就用acquire()方法去申请资源，用完之后就调用release()释放资源。但是在线程池中是完全不一样的，Java没有提供申请线程和释放线程的方法。
线程池模型：生产-消费
为什么线程池的模型和普通的池化资源不同呢，如果采用了一般模型的线程池设计，如下：
class ThreadPool{
//获取空闲线程
Thread acquire() {
}
//释放空闲线程
void release(Thread t) {
}
}
ThreadPool pool;
Thread t1 = pool.acquire();
//传入Runnable对象
t1.execute(()->{
//业务代码
});
过程：假设获取到一个空闲线程T1，然后使用t1完成业务。
- 创建线程t1
- 调用t1.execute()
- 传入Runnable执行基本逻辑，就像是通过构造函数Thread(Runnable target)创建线程
但是并没有execute(Runnable target)这个方法。所以线程池并不是这么设计的。
线程池最终采用的设计方式为生产-消费
线程池的使用方式生产者，线程池本身是消费者
如下示例代码：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
//简化的线程池，仅仅用来说明工作原理
public class MyThreadPool {
//利用阻塞队列来实现生产者-消费者模型
BlockingQueue<Runnable> workQueue;
//保存内部工作线程
List<WorkerThread> threads = new ArrayList<>();
//构造方法
MyThreadPool(int poolSize, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
this.workQueue = workQueue;
//创建工作线程
for (int idx = 0; idx < poolSize; idx++) {
WorkerThread workerThread = new WorkerThread();
workerThread.start();
threads.add(workerThread);
}
}
//工作线程负责消费任务，并且执行任务
class WorkerThread extends Thread {
@Override
public void run() {
//循环取任务并且执行
while (true) {
Runnable task = null;
try {
task = workQueue.take();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
task.run();
}
}
}
//提交任务
void execute(Runnable command) throws InterruptedException {
workQueue.put(command);
}
}
/*使用实例*/
//创建有界阻塞队列
class User {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>(2);
//创建线程池
MyThreadPool pool = new MyThreadPool(10, workQueue);
//提交任务
pool.execute(() ->{
System.out.println("hello");
});
}
}
//output : hello
接下来看一下程序，在MyThreadPool内部，我们维护了一个阻塞队列workQueue和一组工作线程，工作线程的个数由构造函数的poolSize决定。用户通过execute()方法提交Runnable任务，execute()方法内部仅仅是添加任务到任务队列。而MyThreadPool会消费任务队列执行任务，相关的代码就是while循环。
多线程编程无法throws异常
多线程编程之所以无法throws抛出异常，用最简单的话来说，多线程中一个线程中止，不会影响其他线程继续运行，所以Exception就会逃逸，在Java线程被设计出来的时候，有这样一个理念，线程自己的异常由线程自己解决，而线程的实现是在run方法内的，如果想捕获到单线程的异常，就需要在run方法内部catch，而不是在大类里面throws。
但是，也并不是完全没有方法在不catch的情况下获得到线程内部的异常，java5有一个方法Thread.UncaughtExceptionHandler.uncaughtException()，可以帮助我们获取到线程内部的异常，但是很麻烦，简化之后，我们就参照正常的线程设计，去设计我们的架构就好。
如何使用Java线程池
Java线程池中，最核心的就是ThreadPoolExecutor，此工具构造函数十分复杂，如下代码所示共有七个参数：
ThreadPoolExecutor(
int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler
)
介绍一下里面的参数：
- corePoolSize ：表示线程池保有的最小线程数。一般给不太重要的业务使用。
- maximumPoolSize ：表示线程池创建的最大线程数。给最繁忙的业务用，但是当业务清净下来，也会降低线程使用，但不会低于corePoolSize。
- keepAliveTime & unit ：用来定义业务的空闲与繁忙，当超过keepAliveTime & unit(ms)都没有响应，就会定义为空闲，降低线程的占用。
- workQueue ：工作队列，和上面示例代码的工作队列同义。必须是BlockingQueue
- threadFactory ：通过这个参数你可以自定义如何创建线程，例如你可以给线程指定一个有意义的名字
- handler：：通过这个参数你可以自定义任务的拒绝策略。如果线程池中所有的线程都在忙碌，并且工作队列也满了（前提是工作队列是有界队列），那么此时提交任务，线程池就会拒绝接收。至于拒绝的策略， 你可以通过handler这个参数来指定。以下是四种拒绝方法：
1、CallerRunsPolicy：提交任务的线程自己去执行该任务。
2、AbortPolicy：默认的拒绝策略，会throws RejectedExecutionException。
3、DiscardPolicy：直接丢弃任务，没有任何异常抛出。
4、DiscardOldestPolicy：丢弃最老的任务，其实就是把最早进入工作队列的任务丢弃，然后把新任务加入 到工作队列。
使用线程池需要注意的：
因为上面提到的这些参数确实使用起来较复杂，于是并发包提供了一个静态工厂类Executors快速创建线程池，，但是不建议这么做。
原因是：Executors很多方法都是无界的LinkedBlockingQueue，无边界队列想当然会造成oom(Out of Memory)，而oom会耽误所有事情，所以建议使用有节队列。
当采用了有界队列，当并发量超载的时候，就会触发RejectedExecutionException拒绝策略，此异常不会被强制catch，容易中断项目，因此要慎用包括锁的降级同理，因此最好自定义降级策略和拒绝策略。
当使用线程池进行异常处理的时候，建议根据不同的异常，写出不同的策略。