Java并发（九）：线程池

合理使用线程池的好处：

1. 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁的消耗。
2. 提高响应速度。当任务到达时，任务不需要等到线程创建就能立即执行。
3. 提高线程的可管理型。使用线程池可以统一分配、调优和监控线程。

一. 实现原理

向线程池提交任务：

1. 如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务；
2. 如果运行的线程等于或大于corePoolSize，则将任务加入BlockingQueue；
3. 如果无法将任务加入BlockingQueue（队列已满），则创建新的线程来处理任务；
4. 如果创建新线程将使当前运行的线程数超过maxPoolSize，任务将被拒绝，并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法处理无法执行的任务。

二. 使用

1. 创建线程池

使用new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maxPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit, BlockingQueue, ThreadFactory, RejectedExecutionHandler)创建一个线程池。

• corePoolSize：线程池的基本大小。当提交一个任务到线程池时，即使有空闲的基本线程能执行新任务，也会创建一个新线程来执行任务，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。

• BlockingQueue：任务队列。用于保存等待执行的任务，可有如下选择：

1. ArrayBlockingQueue：一个基于数组结构的有界阻塞队列，FIFO；
2. LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的有界阻塞队列（默认最大值Integer.MAX_VALUE，完全可以看成是无界的阻塞队列），FIFO；
3. SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直被阻塞；
4. PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无限阻塞队列。

• maxPoolSize：线程池的最大数量。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池再创建新的线程执行任务。

• ThreadFactory：用于设置创建线程的工厂，通过线程工厂可给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。

• RejectedExecutionHandler：饱和策略。当任务队列和线程池都满了，线程池处于饱和状态，对于新提交的任务使用饱和策略处理：

1. AbortPolicy：直接抛出异常；
2. CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务；
3. DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务；
4. DiscardPolicy：不处理，丢弃掉；
5. 自定义策略：实现RejectedExecutionHandler接口自定义处理。

• keepAliveTime：线程活动保持时间。当线程池中的线程数大于corePoolSize时（说明任务队列也满了，又继续创建了多余的新线程执行任务），当这些多余的线程空闲后，如果直到keepAliveTime到了也没有新任务来，则销毁这些多余的空闲线程。
  当任务多，每个任务执行时间短时，可以调大此时间来提高线程的利用率。

• TimeUnit：线程活动保持时间的单位。

2. 提交任务

• execute()：该方法用于提交不需要返回值的任务（Runnable），由于任务没有返回值，所以无法判断任务是否被线程池执行成功。

• submit()：该方法用于提交需要返回值的任务（Callable）（也可提交Runnable任务），返回Future类型的对象，通过此Future类型对象可以判断任务是否执行成功，通过future.get()可用来获取返回值，get()方法会阻塞当前线程直到任务完成。

3. 关闭线程池

原理：遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。

• shutdown()：将线程池的状态设置为SHUTDOWN，然后中断所有没有正在执行任务的线程。

• shutdownNow()：将线程池的状态设置为STOP，然后尝试终止所有的正在执行任务或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表。

4. 配置线程池

1. CPU密集型任务应配置尽可能少的线程，如Ncpu + 1个线程；
2. IO密集型任务应配置尽可能多的线程，如2 * Ncpu个线程；
3. 任务既涉及CPU又涉及IO，可以考虑拆分任务为一个CPU密集型任务和一个IO密集型任务，当两个任务执行时间相差不大，可提升吞吐量；
4. 优先级不同的任务可以使用PriorityBlockingQueue处理；
5. 依赖数据库连接池的任务，因为线程提交SQL后需要等待数据库返回结果，等待时间越长，CPU空闲时间越长，所以线程数应设置尽可能大以更好的利用CPU；
6. 建议使用有界队列，能增加系统的稳定性和预警能力。