并发编程——线程池

1、线程池介绍

创建一个线程非常简便,但是如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。为了解决这样的问题,Java提出了线程池这个解决方法.所谓的线程池其实就是一个存放线程的容器.调用线程池去执行并发任务时,从线程池中取出线程去执行任务,每个线程 执行完任务，并不被销毁，而是被线程池回收,下一次继续执行任务。

首先创建线程池有两种方式，第一种是使用Executors框架的工具类创建类各种类型的线程池，第二种是直接**new ThreadPoolExecutor()**的线程池，中间的各种参数自己定义，两种方法各有优劣。

2、创建线程池的方法

2.1、Executors框架创建线程池

EXecutors采用工厂模式创建四种类型的 ThreadPoolExecutor 线程池

- FixedThreadPool ： 该方法返回一个固定线程数量的线程池。该线程池中的线程数量始终不变。当有一个新的任务提交时，线程池中若有空闲线程，则立即执行。若没有，则新的任务会被暂存在一个任务队列中，待有线程空闲时，便处理在任务队列中的任务。
- SingleThreadExecutor： 方法返回一个只有一个线程的线程池。若多余一个任务被提交到该线程池，任务会被保存在一个任务队列中，待线程空闲，按先入先出的顺序执行队列中的任务。
- CachedThreadPool： 该方法返回一个可根据实际情况调整线程数量的线程池。线程池的线程数量不确定，但若有空闲线程可以复用，则会优先使用可复用的线程。若所有线程均在工作，又有新的任务提交，则会创建新的线程处理任务。所有线程在当前任务执行完毕后，将返回线程池进行复用。
- ScheduledExecutorService  可以实现循环或延迟任务  在对延迟任务和循环任务要求严格的时候

具体创建方式

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
ExecutorService fixedFhreadPool = Executors.newFixedThreadPool();
Executors.newScheduledThreadPool();

源码分析

Executor

Executor是一个顶层接口，在它里面只声明了一个方法execute(Runnable)，返回值为void，参数为Runnable类型，从字面意思可以理解，就是用来执行传进去的任务的.

ExecutorService

ExecutorService接口继承了Executor接口，并声明了一些方法：submit、invokeAll、invokeAny以及shutDown等方法。

  exectue() 和 submit()的区别
1. **`execute()`方法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池执行成功与否；**
2. **`submit()`方法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()`方法来获取返回值，`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后立即返回，这时候有可能任务没有执行完。

AbstractExecutorService

抽象类AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口，基本实现了ExecutorService中声明的所有方法；

ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor继承了类AbstractExecutorService。

2.2 直接使用ThreadPoolExecutor创建线程池

使用ThreadPoolExecutor主要是配置对应参数

/* Creates a new ThreadPoolExecutor with the given initial parameters. Params: corePoolSize – the number of threads to keep in the pool, even if they are idle, unless allowCoreThreadTimeOut is set maximumPoolSize – the maximum number of threads to allow in the pool keepAliveTime – when the number of threads is greater than the core, this is the maximum time that excess idle threads will wait for new tasks before terminating. unit – the time unit for the keepAliveTime argument workQueue – the queue to use for holding tasks before they are executed. This queue will hold only the Runnable tasks submitted by the execute method. threadFactory – the factory to use when the executor creates a new thread handler – the handler to use when execution is blocked because the thread bounds and queue capacities are reached Throws: IllegalArgumentException – if one of the following holds: corePoolSize < 0 keepAliveTime < 0 maximumPoolSize <= 0 maximumPoolSize < corePoolSize NullPointerException – if workQueue or threadFactory or handler is null */
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    

参数详解：
corePoolSize：表示在线程中一直保持的线程数，即使这些线程在空闲状态，也一直保持
maximumPoolSize：线程池中能拥有的最多线程数
keepAliveTime： 当线程数大于内核时，这是多余的空闲线程在终止之前等待新任务的最长时间。
unit： 时间单元，TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.HOURS…
workQueue: 用于在执行任务之前保存任务的队列。此队列将仅保存由 execute 方法提交的可运行任务
threadFactory: 执行程序创建新线程时要使用的工厂
handler: 由于达到线程边界和队列容量而被阻止执行时要使用的处理程序

RejectedExecutionHandler 拒绝策略：

• AbortPolicy：该策略是线程池的默认策略。使用该策略时，如果线程池队列满了丢掉这个任务并且抛出RejectedExecutionException异常。

• DiscardPolicy：这个策略和AbortPolicy的slient版本，如果线程池队列满了，会直接丢掉这个任务并且不会有任何异常。

• DiscardOldestPolicy：这个策略从字面上也很好理解，丢弃最老的。也就是说如果队列满了，会将最早进入队列的任务删掉腾出空间，再尝试加入队列。因为队列是队尾进，队头出，所以队头元素是最老的，因此每次都是移除对头元素后再尝试入队。

• CallerRunsPolicy：使用此策略，如果添加到线程池失败，那么主线程会自己去执行该任务，不会等待线程池中的线程去执行。就像是个急脾气的人，我等不到别人来做这件事就干脆自己干。

• 自定义：自定义拒绝内容和方法

测试拒绝策略代码

class MyRunnable implements Runnable {
    
    private String name;
    public MyRunnable(String name) {
    
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void run() {
    
        try {
    
            System.out.println(this.name + " is running.");
            Thread.sleep(100);
        } catch (Exception e) {
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

// 创建线程池。线程池的"最大池大小"和"核心池大小"都为1(THREADS_SIZE)，"线程池"的阻塞队列容量为1(CAPACITY)。
        ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0, TimeUnit.HOURS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(1));
        // 设置线程池的拒绝策略为"丢弃"
        pool.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

        // 新建10个任务，并将它们添加到线程池中。
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
    
            Runnable myrun = new MyRunnable("task-"+i);
            pool.submit(myrun);
        }
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();

输出结果

3、并发编程的开发规则

1、获取单例对象需要保证线程安全，其中的方法也要保证线程安全。

2、创建线程或线程池时请指定有意义的线程名称，方便出错时回溯。

3、线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显式创建线程。

4、线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，这样 的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。因此推荐使用第二种创建线程的方法

说明：Executors 返回的线程池对象的弊端如下： 

1）FixedThreadPool 和 SingleThreadPool: 允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM。 

2）CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool: 允许的创建线程数量为 Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM。