Java多线程基础知识（六）

一. Java中的线程池

线程池的作用：

1. 降低资源消耗

2. 提高响应速度

3. 提高线程的可管理性

线程池处理流程：

1. 线程池判断核心线程池线程是否都在执行任务，如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务，如果核心线程池线程都在执行任务，则进入下一个流程。

2. 线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列未满，则将提交的任务存储在这个工作队列里，如果工作队列满了，则进入下一个流程。

3. 判断线程池的线程是否都处于工作状态，如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务，如果已经都处于工作状态，则交给饱和策略来处理这个任务。

二. 线程池的使用

1. 创建线程池

通过ThreadPoolExecutor创建线程池

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, KeepAliveTime, millisecounds, runnableTaskQueue, handler)

参数说明：

(1). corePoolSize ：核心线程池大小

当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其它空闲线程能够执行任务也会创建线程，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。如果调用线程池的parstartAllCoreThreads()方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。

(2). runnableTaskQueue：任务队列

用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可选的阻塞队列有：

<1>. ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，先进先出原则对元素进行排序

<2>. LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按照先进先出原则，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。

<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，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常高于LinkedBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列

<4>. PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无界阻塞队列

(3). maximumPoolSize：线程最大的数量

线程池允许创建的最大线程数量。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。

注意：如果使用了无界任务队列这个参数就没有什么效果

(4). ThreadFactory ： 用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置有意思的名字。使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里面线程设置有意思的名字

new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task-%d").build();

(5). RejectedExecutionHandler： 饱和策略

当队列和线程都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时就抛出异常，在Jdk1.5 中Java线程框架提供4种策略

<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

也可以根据应用场景实现RegectedExecutionHandler接口自定义策略

(6). keepAliveTime：线程活动的保持时间

线程池的工作线程空闲后，保存存活的时间。如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大时间，提高线程的利用率

(7). TimeUnit：线程活动保持时间单位

可选单位有天【DAYS】、小时 【HOURS】、分钟【MINUTES】、毫秒【MILLISECONDS】、微妙【MICROSECONDS】、纳秒【NANOSECONDS】

2. 向线程池提交任务

有两种方法可以向线程提交任务，分别为execute()和submit()方法

(1). execute()用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程执行成功

package com.bochao.concurrency;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPool {

	public static void main(String[] args) {

		ExecutorService threadPool =  new ThreadPoolExecutor(10, 20, 10, TimeUnit.SECONDS, null);

		threadPool.execute(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {
				System.out.println("执行任务代码");
			}
		});
	}

}

(2). submit()用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个future类型的对象，通过这个future对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过future的get()方法来获得返回值,get()方法会阻塞当前线程直到任务完成，而使用get(long timeout, timeUnit unit)方法则会阻塞当前线程一段时间，这时候有可能任务没有执行完成。

package com.bochao.concurrency;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPool {

	public static void main(String[] args) {

		ExecutorService threadPool =  new ThreadPoolExecutor(10, 20, 10, TimeUnit.SECONDS, null);

		Callable<Object> harReturnValuetask = null;

		Future<Object> future = threadPool.submit(harReturnValuetask);

		try {
			Object o = future.get();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			threadPool.shutdown();
		}

	}

}

3. 关闭线程池

可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池。

它们的原理是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。

区别：

(1). shutdownNow首先将线程设置成STOP,然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程，并返回等待任务执行任务列表。而shutdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程。

只要调用了这两个方法中的任意一个，isShutdown方法就会返回true。当所有的任务都已关闭后，才表示线程池关闭成功，这时调用isTerminaed方法会返回true。至于调用哪一种方法来关闭线程池，应该由提交到线程池的任务特性决定，通常调用shutdown方法来关闭线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用shutdownNow方法。

4. 合理的配置线程池

合理的配置线程池，必须要分析任务特性，可以从以下几个角度分析

(1). 任务的性质：CPU的密集型任务，IO密集型任务和混合型任务。

CPU密集型任务应配置尽可能小的线程，如可配置N(cpu数) + 1的线程池。

IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，则应配置尽可能多的线程，如2*N(cpu数)。

混合型任务如果可以拆分可分为一个CPU密集型任务和一个IO密集型任务，只要这两个任务执行的时间相差不是太大，那么分解后执行吞吐量将高于串行执行的吞吐量。如果这两个任务执行的时间相差很大，则没有必要进行分解。可以通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法获得当前设备的CPU个数。

优先级不同的任务可以使用优先级队列PriorityBlockingQueue来处理。它可以让优先级高的任务先执行。

(2). 任务的优先级：高、中、低

(3). 任务的执行时间：长、中、短

(4). 任务的依赖性：是否依赖其它系统资源，如数据库连接池

5. 线程池的监控

由于大量的使用线程池，所以很有必要对其进行监控

(1). taskCount：线程池需要执行的任务数量

(2). completedTaskCount：线程池在运行过程中已完成的任务数量，小于或等于taskCount

(3). largestPoolSize： 线程池里曾经创建过最大的线程数量。通过这个数据可以知道线程池是否曾经满过。如该数值等于线程池最大大小，则表示线程池曾经满过。

(4). getPoolSize：线程池的线程数量。如果线程池不销毁的话，线程池里的线程不会自动销毁，所以这个大小只增不减。

(5). getActiveCount：获取活动的线程数