java并发编程（十五）----(线程池)java线程池简介

好的软件设计不建议手动创建和销毁线程。线程的创建和销毁是非常耗 CPU 和内存的，因为这需要 JVM 和操作系统的参与。64位 JVM 默认线程栈是大小1 MB。这就是为什么说在请求频繁时为每个小的请求创建线程是一种资源的浪费。线程池可以根据创建时选择的策略自动处理线程的生命周期。重点在于：在资源（如内存、CPU）充足的情况下，线程池没有明显的优势，否则没有线程池将导致服务器崩溃。有很多的理由可以解释为什么没有更多的资源。例如，在拒绝服务（denial-of-service）攻击时会引起的许多线程并行执行，从而导致线程饥饿（thread starvation）。除此之外，手动执行线程时，可能会因为异常导致线程死亡，程序员必须记得处理这种异常情况。这时我们需要一个管理线程的工具—-线程池应运而生。

在 Java 5 之后，并发编程引入了一堆新的启动、调度和管理线程的API。Executor 框架便是 Java 5 中引入的，其内部使用了线程池机制，它在 java.util.cocurrent 包下，通过该框架来控制线程的启动、执行和关闭，可以简化并发编程的操作。因此，在 Java 5之后，通过 Executor 来启动线程比使用 Thread 的 start 方法更好，除了更易管理，效率更好（用线程池实现，节约开销）外，还有关键的一点：有助于避免 this 逃逸问题——如果我们在构造器中启动一个线程，因为另一个任务可能会在构造器结束之前开始执行，此时可能会访问到初始化了一半的对象用 Executor 在构造器中。

1. Executor简介

我们先看一下Execotor框架的体系：

Executor: 所有线程池的接口,只有一个方法。

void execute(Runnable command);

ExecutorService: 增加Executor的行为，是Executor实现类的最直接接口。

AbstractExecutorService：AbstractExecutorService是一个抽象类，它实现了ExecutorService接口。AbstractExecutorService存在的目的是为ExecutorService中的函数接口提供了默认实现。

ScheduledExecutorService：ScheduledExecutorService是一个接口，它继承于ExecutorService。它相当于提供了”延时”和”周期执行”功能的ExecutorService。ScheduledExecutorService提供了相应的函数接口，可以安排任务在给定的延迟后执行，也可以让任务周期的执行。

ForkJoinPool ：ForkJoinPool 是 Java SE 7 新功能“分叉/结合框架”的核心类，专用于需要将一个任务不断分解成子任务（分叉），再不断进行汇总得到最终结果（结合）的计算过程。比起传统的线程池类ThreadPoolExecutor，ForkJoinPool 实现了工作窃取算法，使得空闲线程能够主动分担从别的线程分解出来的子任务，从而让所有的线程都尽可能处于饱满的工作状态，提高执行效率。

ScheduledThreadPoolExecutor：ScheduledThreadPoolExecutor继承于ThreadPoolExecutor，并且实现了ScheduledExecutorService接口。它相当于提供了”延时”和”周期执行”功能的ScheduledExecutorService。ScheduledThreadPoolExecutor类似于Timer，但是在高并发程序中，ScheduledThreadPoolExecutor的性能要优于Timer。

Executors：Executors是个静态工厂类。它通过静态工厂方法返回ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory 和 Callable 等类的对象。

ThreadPoolExecutor：线程池的具体实现类,一般用的各种线程池都是基于这个类实现的。

构造方法如下：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }

参数：

corePoolSize - 池中所保存的线程数，包括空闲线程。

maximumPoolSize - 池中允许的最大线程数。

keepAliveTime - 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。

unit - keepAliveTime 参数的时间单位。

workQueue - 执行前用于保持任务的队列。此队列仅保持由 execute 方法提交的 Runnable 任务。

该方法作用为：用给定的初始参数和默认的线程工厂及被拒绝的执行处理程序创建新的 ThreadPoolExecutor。但是使用 Executors 工厂方法比使用此通用构造方法方便得多。（所以一般不用这个方法）

由该方法我们可以看出一般线程池的工作方式为：

①线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过，就算队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。

②当调用 execute() 方法添加一个任务时，线程池会做如下判断：

⒈如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；

⒉如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize，那么将这个任务放入队列；

⒊如果这时候队列满了，而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务；

⒋如果队列满了，而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，那么线程池会抛出异常RejectExecutionException。

⒌当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。

⒍当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于 corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。

线程池

线程池的作用：

线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。

根据系统的环境情况，可以自动或手动设置线程数量，达到运行的最佳效果；少了浪费了系统资源，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程排队等候。一个任务执行完毕，再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程，线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时，如果线程池中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。

为什么要用线程池:

1.减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。

2.可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

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。

要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在Executors类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。

1.newSingleThreadExecutor

创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

2.newFixedThreadPool

创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

3.newCachedThreadPool

创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，

那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。

4.newScheduledThreadPool

创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

下节我们分别介绍这些工厂类。