【JavaSE】线程池的使用

目录

一 、概述

二 、线程池的执行流程

三 、线程池的配置参数

四 、线程池分类 

五 、线程池的状态

六 、自定义线程池

七 、线程池的四种拒绝策略

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一 、概述

线程池内部维护了若干个线程，没有任务的时候，这些线程都处于等待空闲状态。如果有新的线程任务，就分配一个空闲线程执行。如果所有线程都处于忙碌状态，线程池会创建一个新线程进行处理或者放入队列（工作队列）中等待。

二 、线程池的执行流程

• 提交一个新线程任务，线程池会在线程池中分配一个空闲线程，用于执行线程任务；
• 如果线程池中不存在空闲线程，则线程池会判断当前“存活的线程数”是否小于核心线程数corePoolSize。
• 如果小于核心线程数corePoolSize，线程池会创建一个新线程（核心线程）去处理新线程任务；
• 如果大于核心线程数corePoolSize，线程池会检查工作队列；
• 如果工作队列未满，则将该线程任务放入工作队列进行等待。线程池中如果出现空闲线程，将从工作队列中按照FIFO的规则取出1个线程任务并分配执行；
• 如果工作队列已满，则判断线程数是否达到最大线程数maximumPoolSize；
• 如果当前“存活线程数”没有达到最大线程数maximumPoolSize，则创建一个新线程（非核心线程）执行新线程任务；
• 如果当前“存活线程数”已经达到最大线程数maximumPoolSize，直接采用拒绝策略处理新线程任务；

综上所述，执行顺序为：核心线程、工作队列、非核心线程、拒绝策略。

三 、线程池的配置参数

• corePoolSize线程池核心线程数：也可以理解为线程池维护的最小线程数量，核心线程创建后不会被回收。大于核心线程数的线程，在空闲时间超过keepAliveTime后会被回收
• maximumPoolSize线程池最大线程数：线程池允许创建的最大线程数量（包含核心线程池数量）
• keepAliveTime非核心线程线程存活时间：当一个可被回收的线程的空闲时间大于keepAliveTime，就会被回收
• TimeUnit时间单位：参数keepAliveTime的时间单位
• BlockingQueue阻塞工作队列：用来存储等待执行的任务
• ThreadFactory线程工厂 : 用于创建线程，以及自定义线程名称，需要实现ThreadFactory接口
• RejectedExecutionHandler拒绝策略：当线程池线程内的线程耗尽，并且工作队列达到已满时，新提交的任务，将使用拒绝策略进行处理

四 、线程池分类 

以下是Java库提供的几个常见的线程池可以通过Executors工具类直接创建 

• FixedThreadPool：线程数固定的线程池，使用Executors.newFixedThreadPool()创建
  线程池参数：
  核心线程数和最大线程数一致
  非核心线程线程空闲存活时间，即keepAliveTime为0
  阻塞队列为无界队列LinkedBlockingQueue
  工作机制：
  a.提交线程任务
  b.如果线程数少于核心线程，创建核心线程执行任务
  c.如果线程数等于核心线程，把任务添加到LinkedBlockingQueue阻塞队列
  d.如果线程执行完任务，去阻塞队列取任务，继续执行
  使用场景：适用于处理CPU密集型的任务，确保CPU在长期被工作线程使用的情况下，尽可能的少的分配线程，即适用执行长期的任务
• CachedThreadPool：线程数根据任务动态调整的线程池，使用Executors.newCachedThreadPool()创建
  线程池参数：
  核心线程数为0
  最大线程数为Integer.MAX_VALUE
  工作队列是SynchronousQueue同步队列
  非核心线程空闲存活时间为60秒
  工作机制：
  a.提交线程任务
  b.因为核心线程数为0，所以任务直接加到SynchronousQueue工作队列
  c.判断是否有空闲线程，如果有，就去取出任务执行
  d.如果没有空闲线程，就新建一个线程执行
  e.执行完任务的线程，还可以存活60秒，如果在这期间，接到任务，可以继续存活下去；否则，被销毁。
  使用场景： 用于并发执行大量短期的小任务。
• SingleThreadExecutor：仅提供一个单线程的线程池，使用Executors.newSingleThreadExecutor()创建
  
  线程池参数：
  核心线程数为1
  最大线程数也为1
  阻塞队列是LinkedBlockingQueue
  非核心线程空闲存活时间为0秒
  使用场景：适用于串行执行任务的场景，将任务按顺序执行
• ScheduledThreadPool：能实现定时、周期性任务的线程池，使用Executors.newScheduledThreadPool()创建
  
  线程池参数：
  最大线程数为Integer.MAX_VALUE
  阻塞队列是DelayedWorkQueue
  keepAliveTime为0
  使用场景： 周期性执行任务，并且需要限制线程数量的需求场景。
   

五 、线程池的状态

线程池的状态分为：RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED

RUNNING：运行状态，线程池被一旦被创建，就处于RUNNING状态，并且线程池中的任务数为0。该状态的线程池会接收新任务，并处理工作队列中的任务。

• 调用线程池的shutdown()方法，可以切换到SHUTDOWN关闭状态；
• 调用线程池的shutdownNow()方法，可以切换到STOP停止状态；

SHUTDOWN：关闭状态，该状态的线程池不会接收新任务，但会处理工作队列中的任务；

• 当工作队列为空时，并且线程池中执行的任务也为空时，线程池进入TIDYING状态；

STOP：停止状态，该状态的线程不会接收新任务，也不会处理阻塞队列中的任务，而且会中断正在运行 的任务；

• 线程池中执行的任务为空,进入TIDYING状态;

TIDYING：整理状态，该状态表明所有的任务已经运行终止，记录的任务数量为0；

• terminated()执行完毕，进入TERMINATED状态；

TERMINATED: 终止状态，该状态表示线程池彻底关闭。

六 、自定义线程池

上面虽然列举几个常见线程池，但是还是推荐一般使用自定义创建线程池

只需要根据自己需求来填写参数

        ExecutorService pool =new ThreadPoolExecutor(3,5,6,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(5),
                new MyThreadFactory()),
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

当然，我们也可以在创建线程池时，使用自定义线程工厂规范线程命名方式，避免线程使用默认名称。

class MyThreadFactory implements ThreadFactory{
    // 具备原子性的Integer类型
    private final AtomicInteger number = new AtomicInteger(0);

    // 实现接口定义的抽象方法
    // 该方法作用：根据线程任务，创建线程对象(设置线程名称)
    @Override
    public Thread newThread(Runnable r) {
        // 将线程任务封装成Thread线程对象
        Thread t =new Thread(r);
        //设置线程名称
        t.setName("订单线程"+number.incrementAndGet());
        return t;
    }
}

七 、线程池的四种拒绝策略

• 第一种拒绝策略是 AbortPolicy，这种拒绝策略在拒绝任务时，会直接抛出一个类型为 RejectedExecutionException 的 RuntimeException，让你感知到任务被拒绝了，于是你便可以根据业务逻辑选择重试或者放弃提交等策略。
• 第二种拒绝策略是 DiscardPolicy，这种拒绝策略正如它的名字所描述的一样，当新任务被提交后直接被丢弃掉，也不会给你任何的通知，相对而言存在一定的风险，因为我们提交的时候根本不知道这个任务会被丢弃，可能造成数据丢失。
• 第三种拒绝策略是 DiscardOldestPolicy，如果线程池没被关闭且没有能力执行，则会丢弃任务队列中的头结点，通常是存活时间最长的任务，这种策略与第二种不同之处在于它丢弃的不是最新提交的，而是队列中存活时间最长的，这样就可以腾出空间给新提交的任务，但同理它也存在一定的数据丢失风险。
• 第四种拒绝策略是 CallerRunsPolicy，相对而言它就比较完善了，当有新任务提交后，如果线程池没被关闭且没有能力执行，则把这个任务交于提交任务的线程执行，也就是谁提交任务，谁就负责执行任务。这样做主要有两点好处。

1. 新提交的任务不会被丢弃，这样也就不会造成业务损失。
2. 由于谁提交任务谁就要负责执行任务，这样提交任务的线程就得负责执行任务，而执行任务又是比较耗时的，在这段期间，提交任务的线程被占用，也就不会再提交新的任务，减缓了任务提交的速度，相当于是一个负反馈。在此期间，线程池中的线程也可以充分利用这段时间来执行掉一部分任务，腾出一定的空间，相当于是给了线程池一定的缓冲期。