003-多线程-JUC线程池-几种特殊的ThreadPoolExecutor【newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newSingleThreadExecutor、newScheduledThreadPool】

一、概述

　　在java doc中，并不提倡我们直接使用ThreadPoolExecutor，而是使用Executors类中提供的几个静态方法来创建线程池：

　　以下方法是Executors下的静态方法，Executors中所定义的 Executor、ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory 和 Callable 类的工厂和实用方法。

　　Executors只是一个工厂类，它所有的方法返回的都是ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor这两个类的实例。一共可以创建四种线程池。

1.1、基础类

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class TestThread implements Runnable {
    // 线程私有属性，创建线程时创建
    private Integer num = 0;

    public TestThread(Integer num) {
        this.num = num;
    }

    @Override
    public void run() {
        SimpleDateFormat sdf1 = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
        System.out.println("thread:" + Thread.currentThread().getName() + ",time:" + sdf1.format(new Date()) + ",num:" + num);
        try {
            //使线程睡眠，模拟线程阻塞情况
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("task "+num+"执行完毕");
    }
}

0、使用ThreadPoolExecutor 创建使用

    public static void testThreadPoolExecutor() {
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));
        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            TestThread myTask = new TestThread(i);
            executor.execute(myTask);
            System.out.println("线程池中线程数目：" + executor.getPoolSize() + "，队列中等待执行的任务数目：" +
                    executor.getQueue().size() + "，已执行玩别的任务数目：" + executor.getCompletedTaskCount());
        }
        executor.shutdown();
    }

输出：

/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/bin/java "-javaagent:/Applications/IntelliJ IDEA.app/Contents/lib/idea_rt.jar=54880:/Applications/IntelliJ IDEA.app/Contents/bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/charsets.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/deploy.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/cldrdata.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/dnsns.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/jaccess.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/jfxrt.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/localedata.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/nashorn.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunec.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunjce_provider.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/sunpkcs11.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/zipfs.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/javaws.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/jce.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfr.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfxswt.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/jsse.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/management-agent.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/plugin.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/resources.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/lib/ant-javafx.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/lib/dt.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/lib/javafx-mx.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/lib/jconsole.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/lib/packager.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/lib/sa-jdi.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_172.jdk/Contents/Home/lib/tools.jar:/Users/lihongxu6/IdeaProjects/java-data-structure-algorithm/data-005-jdkstruct/target/classes:/Users/lihongxu6/.m2/repository/junit/junit/4.11/junit-4.11.jar com.github.bjlhx15.datastructure.algorithm.thread.ThreadPoolDemo2
线程池中线程数目：1，队列中等待执行的任务数目：0，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：2，队列中等待执行的任务数目：0，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：3，队列中等待执行的任务数目：0，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：4，队列中等待执行的任务数目：0，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：0，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：1，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：2，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：3，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：4，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：6，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：7，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：8，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：9，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完的任务数目：0
线程池中线程数目：10，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完的任务数目：0
thread:pool-1-thread-6,time:2019-06-19 06:10:53,num:10
thread:pool-1-thread-2,time:2019-06-19 06:10:53,num:1
thread:pool-1-thread-7,time:2019-06-19 06:10:53,num:11
thread:pool-1-thread-5,time:2019-06-19 06:10:53,num:4
thread:pool-1-thread-9,time:2019-06-19 06:10:53,num:13
thread:pool-1-thread-8,time:2019-06-19 06:10:53,num:12
thread:pool-1-thread-4,time:2019-06-19 06:10:53,num:3
thread:pool-1-thread-10,time:2019-06-19 06:10:53,num:14
thread:pool-1-thread-1,time:2019-06-19 06:10:53,num:0
thread:pool-1-thread-3,time:2019-06-19 06:10:53,num:2
task 11执行完毕
task 14执行完毕
task 12执行完毕
task 0执行完毕
task 2执行完毕
task 3执行完毕
task 13执行完毕
task 1执行完毕
task 10执行完毕
task 4执行完毕
thread:pool-1-thread-3,time:2019-06-19 06:10:56,num:9
thread:pool-1-thread-1,time:2019-06-19 06:10:56,num:8
thread:pool-1-thread-10,time:2019-06-19 06:10:56,num:7
thread:pool-1-thread-8,time:2019-06-19 06:10:56,num:6
thread:pool-1-thread-7,time:2019-06-19 06:10:56,num:5
task 8执行完毕
task 5执行完毕
task 7执行完毕
task 9执行完毕
task 6执行完毕

Process finished with exit code 0

1.2、线程池的submit和execute方法区别

1、接收的参数不一样

2、submit有返回值，而execute没有

3、submit方便Exception处理
意思就是如果你在你的task里会抛出checked或者unchecked exception，
而你又希望外面的调用者能够感知这些exception并做出及时的处理，那么就需要用到submit，通过捕获Future.get抛出的异常。

1.3、用法统一说明

理解：001-多线程-基础-进程线程、线程状态、优先级、用户线程和守护线程

　　java中线程分为两种类型：用户线程和守护线程。通过Thread.setDaemon(false)设置为用户线程；通过Thread.setDaemon(true)设置为守护线程。如果不设置此属性，默认为用户线程。
　　用户线程和守护线程的区别：【用户线程存活程序存活，其他则结束】

故创建后会等待结果

注意点一、单元测试，如果不加Thread.sleep(3000)会直接退出，或者没有Future get 也会直接退出

　　用户线程为什么直接退出？

　　单元测试核心类：TestRunner

public class TestRunner extends BaseTestRunner {
    private ResultPrinter fPrinter;
    public static final int SUCCESS_EXIT = 0;
    public static final int FAILURE_EXIT = 1;
    public static final int EXCEPTION_EXIT = 2;
    //……
    public static void main(String[] args) {
        TestRunner aTestRunner = new TestRunner();
        try {
            TestResult r = aTestRunner.start(args);
            if (!r.wasSuccessful()) {
                System.exit(1);
            }
            System.exit(0);
        } catch (Exception var3) {
            System.err.println(var3.getMessage());
            System.exit(2);
        }
    }

　　查看TestResult

    /**
     * Returns whether the entire test was successful or not.
     * 返回整个测试是否成功。
     */
    public synchronized boolean wasSuccessful() {
        return failureCount() == 0 && errorCount() == 0;
    }

　　可以看到：当aTestRunner调用start方法后不会去等待子线程执行完毕在关闭主线程，而是直接调用TestResult.wasSuccessful（）方法，而这个方法始终返回的是false，所以主线程接下来就会执行System.exit，这个放回会结束当前运行的jvm虚拟机，所以使用junit测试多线程方法的结果异常就正常了；

　　想要正常输出的话可以让主线程不要结束，等待子线程全部运行结束后在结束主线程，输出结果就会正常。

　　使用：1、Thread.sleep(2000);或者 2、future.get()阻塞 或者 3、直接使用main方法测试

注意点二、方法内调用多线程方法，方法结束，多线程不结束

web中Controller请求

    //容器主线程持续运行，程序会立即返回，然后后台默默执行开启的线程
    @RequestMapping(value = "/poolSubmit", method = RequestMethod.GET)
    @ResponseBody
    public Object poolSubmit() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            fixedThreadPool.execute(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                    System.out.println(new Date());
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
        fixedThreadPool.shutdown();
        return "ok";
    }

　　上述可能拿不到结果，如果需要结果，推荐使用submit带返回Future的get阻塞方式，如下

    //容器主线程 持续运行，程序阻塞
    @RequestMapping(value = "/poolSubmitGet", method = RequestMethod.GET)
    @ResponseBody
    public Object poolSubmitGet() {
        List<Future<String>> futureList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            Future<String> submit = fixedThreadPool.submit(() -> {
                try {
                    System.out.println("======-----------------------------" + new Date());
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                return "ok:" + new Date();
            });
            futureList.add(submit);
        }

        for (Future<String> future : futureList) {
            try {
                System.out.println(future.get() + "ok");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return "ok";
    }

　　相当于：便于理解web请求

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getTest());
        //程序立即打印 Ok
        //同时 都是用户线程 会等方法中的全部线程执行完毕后退出
    }
    public static String getTest(){
        ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            fixedThreadPool.submit(()->{
                try {

                    Thread.sleep(2000);
                    System.out.println(new Date()+":"+Thread.currentThread().getName()
                            +"；守护线程："+Thread.currentThread().isDaemon());
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
        fixedThreadPool.shutdown();
        return "ok";
    }

二、内置工具类库

2.1、newFixedThreadPool  //创建固定容量大小的缓冲池

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

　　newFixedThreadPool返回一个包含指定数目【固定大小】线程的线程池ThreadPool，如果任务数量多于线程数目，那么没有没有执行的任务必须等待，直到有任务完成为止。

　　newFixedThreadPool创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，它使用的LinkedBlockingQueue；

　　示例：

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            fixedThreadPool.submit(new TestThread((i + 1)));
        }
        fixedThreadPool.shutdown();
    } 

2、newCachedThreadPool //创建一个缓冲池，缓冲池容量大小为Integer.MAX_VALUE,空闲60s销毁

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

　　newCachedThreadPool比较适合没有固定大小并且比较快速就能完成的小任务，没必要维持一个Pool，这比直接new Thread来处理的好处是能在60秒内重用已创建的线程。
　　其他类型的ThreadPool看看构建参数再结合上面所说的特性就大致知道它的特性。该线程池不会对线程数目加以限制，完全依赖于JVM能创建线程的数量，可能引起内存不足。

　　newCachedThreadPool将corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，使用的SynchronousQueue，也就是说来了任务就创建线程运行，当线程空闲超过60秒，就销毁线程。

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            cachedThreadPool.submit(new TestThread((i + 1)));
        }
        cachedThreadPool.shutdown();
    }

3、newSingleThreadExecutor //创建容量为1的缓冲池

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

　　newSingleThreadExecutor返回以个包含单线程的Executor,将多个任务交给此Exector时，这个线程处理完一个任务后接着处理下一个任务，若该线程出现异常，将会有一个新的线程来替代。它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

　　newSingleThreadExecutor将corePoolSize和maximumPoolSize都设置为1，也使用的LinkedBlockingQueue；

　　从它们的具体实现来看，它们实际上也是调用了ThreadPoolExecutor，只不过参数都已配置好了。

　　实际中，如果Executors提供的三个静态方法能满足要求，就尽量使用它提供的三个方法，因为自己去手动配置ThreadPoolExecutor的参数有点麻烦，要根据实际任务的类型和数量来进行配置。

　　另外，如果ThreadPoolExecutor达不到要求，可以自己继承ThreadPoolExecutor类进行重写。

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            singleThreadPool.submit(new TestThread((i + 1)));
        }
        singleThreadPool.shutdown();
    }

4、newScheduledThreadPool

可调度线程池

    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        //定时
//        scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
//            @Override
//            public void run() {
//                SimpleDateFormat sdf1 = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
//                System.out.println("thread:" + Thread.currentThread().getName() + ",time:" + sdf1.format(new Date()));
//            }
//        }, 3, TimeUnit.SECONDS);

        //循环周期执行
        scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
            }
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
    }