多线程 线程池ThreadPoolExecutor介绍

1. 使用线程池好处

每次都new Thread的弊端如下:

每次new Thread新建对象性能差。
线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，及可能占用过多系统资源导致死机或oom。
缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。

线程池的好处在于:

重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。
可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

2. 概述

Java里面线程池的顶级接口是Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService和ScheduledExecutorService，实现为ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor。

3. ThreadPoolExecutor

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {}

• corePoolSize
  线程池的核心线程数。在没有设置allowCoreThreadTimeOut为true的情况下，核心线程会在线程池中一直存活，即使处于闲置状态。
• maximumPoolSize
  线程池所能容纳的最大线程数。当活动线程达到这个数值后，后续任务将会根据handler来处理。
• keepAliveTime
  非核心线程闲置时的超时时长。超过该时长，非核心线程就会被回收。若allowCoreThreadTimeOut属性为true时，该时长同样会作用于核心线程。
• unit
  keepAliveTime的时间单位。
• workQueue
  线程池中的任务队列，通过线程池的execute()方法提交的Runnable对象会存储在该队列中。 可选子类：
  
• threadFactory
  线程工厂，为线程池提供创建新线程的功能。ThreadFactory是一个接口。Executors中提供了DefaultThreadFactory。
• RejectedExecutionHandler
  the handler to use when execution is blocked because the thread bounds and queue capacities are reached。当任务无法被执行时(超过线程最大容量maximum并且queue已经被排满了)的处理策略。默认为AbortPolicy，直接抛出异常。
  

4. ThreadPoolExecutor执行规则

1. 先判断线程数量是否达到核心线程数。如果没有直接启动一个核心线程来执行任务。否则执行2.
2. 判断任务队列是否已满。如果没满则插入到任务队列等待。否则执行3.
3. 判断线程数量是否达到最大线程数maxiumPoolSize。如果没有则直接开启非核心线程执行任务。否则执行4.
4. 拒绝执行此任务，调用handler.rejectedExecution来进行处理。
   

5. 示例：

    public static Executor createExecutor(int threadPoolSize, int threadPriority) {
        BlockingQueue<Runnable> taskQueue = new LinkedBlockingDeque<Runnable>();
        return new ThreadPoolExecutor(threadPoolSize, threadPoolSize, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, taskQueue,
                createThreadFactory(threadPriority, "pool-"));
    }

private static ThreadFactory createThreadFactory(int threadPriority, String threadNamePrefix) {
        return new DefaultThreadFactory(threadPriority, threadNamePrefix);
    }

    //代码来自UniversalImageLoader。支持设置线程优先级。
    private static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {

        private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);

        private final ThreadGroup group;
        private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
        private final String namePrefix;
        private final int threadPriority;

        DefaultThreadFactory(int threadPriority, String threadNamePrefix) {
            this.threadPriority = threadPriority;
            group = Thread.currentThread().getThreadGroup();
            namePrefix = threadNamePrefix + poolNumber.getAndIncrement() + "-thread-";
        }

        @Override
        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(group, r, namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(), 0);//重命名线程，方便排查问题。
            if (t.isDaemon()) t.setDaemon(false);
            t.setPriority(threadPriority);//设置线程优先级
            return t;
        }
    }

6. Executors提供的线程池

• FixedThreadPool
  线程数量固定的线程池，无限的任务队列，只有核心线程。最多只有nThreads个任务在并行处理，之后都在排队等待。

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

• CachedThreadPool
  适合执行大量耗时较少的任务。没有核心线程，即没有任务时，它几乎不占用任何系统资源。These pools will typically improve the performance of programs that execute many short-lived asynchronous tasks.
  SynchronousQueue不缓存任何一个任务，当即执行。

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

• ScheduledThreadPool
  Creates a thread pool that can schedule commands to run after a given delay, or to execute periodically.ScheduledThreadPoolExecutor源码解析

 public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }
  public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
              10L, MILLISECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }

• SingleThreadExecutor
  确保所有的任务都在一个线程中按顺序执行，使得这些任务之间不需要处理线程同步问题。Creates an Executor that uses a single worker thread operating off an unbounded queue.

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

7. 实用中

1. Android中，可以根据需要自己创建线程池。frameWork提供的AsyncTask确实不好用。
2. 设置线程的优先级
   android.os.Process.setThreadPriority （int priority）
   priority：【-20， 19】，高优先级 -> 低优先级.
   THREAD_PRIORITY_DEFAULT，默认的线程优先级，值为0
   THREAD_PRIORITY_LOWEST，最低的线程级别，值为19
   THREAD_PRIORITY_BACKGROUND 后台线程建议设置这个优先级，值为10
   THREAD_PRIORITY_MORE_FAVORABLE 相对THREAD_PRIORITY_DEFAULT稍微优先，值为-1
   THREAD_PRIORITY_LESS_FAVORABLE 相对THREAD_PRIORITY_DEFAULT稍微落后一些，值为1

    Runnable runnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {

//A Linux priority level, from -20 for highest scheduling priority to 19 for lowest scheduling priority.-20最高，19最低
           android.os.Process.setThreadPriority(Thread.MAX_PRIORITY);           
        }
    };

也可以使用PriorityBlockingQueue来实现调度任务优先级。

参考：
聊聊并发,JAVA线程池的分析和使用
Java自带线程池和队列详解
Trinea的介绍new Thread的弊端及Java四种线程池的使用
使用线程池处理异步任务