Java之ThreadPoolExcutor和四種常見的線程池

一、ThreadPoolExcutors的作用

java提供了ThreadPoolExcutors來創(chuàng)建一個線程池，我們?yōu)槭裁匆镁€程池呢?
1.降低資源的消耗：通過重復利用已經(jīng)創(chuàng)建好的線程降低線程的創(chuàng)建和銷毀帶來的損耗

2.提高響應速度：因為線程池中的線程處于等待分配任務的狀態(tài)，當任務來時無需創(chuàng)建新的線程就能執(zhí)行

3.提高線程的可管理性
 
二、ThreadPoolExecutor構造函數(shù)參數(shù)詳細介紹

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

1.int corePoolSize（核心線程數(shù)）
線程池新建線程的時候，如果當前線程總數(shù)小于corePoolSize，則新建的是核心線程，如果超過corePoolSize，則新建的是非核心線程；核心線程默認情況下會一直存活在線程池中，即使這個核心線程啥也不干(閑置狀態(tài))；如果設置了 allowCoreThreadTimeOut 為 true，那么核心線程如果不干活(閑置狀態(tài))的話，超過一定時間(時長下面參數(shù)決定)，就會被銷毀掉。

2.int maximumPoolSize（線程池能容納的最大線程數(shù)量）
線程總數(shù) = 核心線程數(shù) + 非核心線程數(shù)。

3.long keepAliveTime（非核心線程空閑存活時長）
非核心線程空閑時長超過該時長將會被回收，主要應用在緩存線程池中，當設置了 allowCoreThreadTimeOut 為 true 時，對核心線程同樣起作用。

4.TimeUnit unit
空閑線程的存活時間（keepAliveTime 的單位）它是一個枚舉類型，常用的如：TimeUnit.SECONDS（秒）、TimeUnit.MILLISECONDS（毫秒）。

5.BlockingQueue workQueue（任務隊列）
當所有的核心線程都在干活時，新添加的任務會被添加到這個隊列中等待處理，如果隊列滿了，則新建非核心線程執(zhí)行任務

常用的workQueue類型：

    （1）SynchornousQueue：這隊列接收到任務時會直接交給線程處理，而不保留它，如果所有的線程都在工作，那就創(chuàng)建一   個新的線程來處理這個任務，為了保證不出現(xiàn)線程數(shù)達到maxnumPoolSize而不能新建線程的錯誤，所以使用這個類型 的隊列時，maxnumPoolSize一般指定成Integer.MAX_VALUE，即無限大，然后核心線程數(shù)corePoolSize一般是0.

    （2）LinkedBlockingQueue：這個隊列接收到任務的時候，如果當前線程數(shù)小于核心線程數(shù)，則新建線程(核心線程)處理任務；如果當前線程數(shù)等于核心線程數(shù)，則進入隊列等待。由于這個隊列沒有最大值限制，即所有超過核心線程數(shù)的任務都將被添加到隊列中，這也就導致了 maximumPoolSize 的設定失效，因為總線程數(shù)永遠不會超過 corePoolSize。

    （3）ArrayBlockingQueue：可以限定隊列的長度，接收到任務的時候，如果沒有達到 corePoolSize 的值，則新建線程(核心線程)執(zhí)行任務，如果達到了，則入隊等候，如果隊列已滿，則新建線程(非核心線程)執(zhí)行任務，又如果總線程數(shù)到了 maximumPoolSize，并且隊列也滿了，則發(fā)生錯誤。

    （4）DelayQueue：隊列內元素必須實現(xiàn) Delayed 接口，這就意味著你傳進去的任務必須先實現(xiàn) Delayed 接口。這個隊列接收到任務時，首先先入隊，只有達到了指定的延時時間，才會執(zhí)行任務。

6.ThreadFactory threadFactory（線程工廠）：用來創(chuàng)建線程池中的線程，通常用默認的即可

7.RejectedExecutionHandler handler（拒絕策略）：在線程池已經(jīng)關閉的情況下和任務太多導致最大線程數(shù)和任務隊列已經(jīng)飽和，無法再接收新的任務，在上面兩種情況下，只要滿足其中一種時，在使用 execute() 來提交新的任務時將會拒絕，線程池提供了以下 4 種策略：

AbortPolicy：默認策略，在拒絕任務時，會拋出RejectedExecutionException。

CallerRunsPolicy：只要線程池未關閉，該策略直接在調用者線程中，運行當前的被丟棄的任務。

DiscardOldestPolicy：該策略將丟棄最老的一個請求，也就是即將被執(zhí)行的任務，并嘗試再次提交當前任務。

DiscardPolicy：該策略默默的丟棄無法處理的任務，不予任何處理。

線程池遵循的原則：
其會優(yōu)先創(chuàng)建核心線程，執(zhí)行任務，當核心線程增加CorePoolSize后，我們會把任務添加到work Queue中，當work Queue里面的任務也塞滿了，線程池就會創(chuàng)建非核心線程執(zhí)行去執(zhí)行任務，當線程達到maximumPoolSize時候和work queue也達最大值時候我們會執(zhí)行對應的拒絕策略

 
三、4類常見的線程池

newCachedThreadPool創(chuàng)建一個可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則新建線程。

newFixedThreadPool 創(chuàng)建一個定長線程池，可控制線程最大并發(fā)數(shù)，超出的線程會在隊列中等待。

newScheduledThreadPool 創(chuàng)建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執(zhí)行。

newSingleThreadExecutor 創(chuàng)建一個單線程化的線程池，它只會用唯一的工作線程來執(zhí)行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優(yōu)先級)執(zhí)行。
其實他們都是通過ThreadPoolExcutors創(chuàng)建的

1.CachedThreadPool
由Executors的newCachedThreadPool方法創(chuàng)建，不存在核心線程，只存在數(shù)量不定的非核心線程，而且其數(shù)量最大值為Integer.MAX_VALUE。當線程池中的線程都處于活動時(全滿),線程池會創(chuàng)建新的線程來處理新的任務，否則就會利用新的線程來處理新的任務，線程池中的空閑線程都有超時機制，默認超時時長為60s，超過60s的空閑線程就會被回收。和FixedThreadPool不同的是，CachedThreadPool的任務隊列其實相當于一個空的集合，這將導致任何任務都會被執(zhí)行，因為在這種場景下SynchronousQueue是不能插入任務的，SynchronousQueue是一個特殊的隊列，在很多情況下可以理解為一個無法儲存元素的隊列。從CachedThreadPool的特性看，這類線程比較適合執(zhí)行大量耗時較小的任務。當整個線程池都處于閑置狀態(tài)時，線程池中的線程都會因為超時而被停止回收，幾乎是不占任何系統(tǒng)資源。實現(xiàn)方式如下：

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

2.FixedThreadPool
由Executors的newFixedThreadPool方法創(chuàng)建。它是一種線程數(shù)量固定的線程池，當線程處于空閑狀態(tài)時，他們并不會被回收，除非線程池被關閉。當所有的線程都處于活動狀態(tài)時，新的任務都會處于等待狀態(tài)，直到有線程空閑出來。FixedThreadPool只有核心線程，且該核心線程都不會被回收，這意味著它可以更快地響應外界的請求。jdk實現(xiàn)如下：FixedThreadPool沒有額外線程，只存在核心線程，而且核心線程沒有超時機制，而且任務隊列沒有長度的限制。

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

3.ScheduledThreadPool

通過Executors的newScheduledThreadPool方式創(chuàng)建，核心線程數(shù)量是固定的，而非核心線程是沒有限制的，并且當非核心線程閑置時它會被立即回收，ScheduledThreadPool這類線程池主要用于執(zhí)行定時任務和具有固定時期的重復任務，實現(xiàn)方法如下：
 

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

4.SingleThreadPool
通過Executors的newSingleThreadExecutor方法來創(chuàng)建。這類線程池內部只有一個核心線程，它確保所有的任務都在同一個線程中按順序執(zhí)行。SingleThreadExecutor的意義在于統(tǒng)一所有外界任務一個線程中，這使得這些任務之間不需要處理線程同步的問題，實現(xiàn)方式如下：

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

 
四、為什么《阿里巴巴Java開發(fā)手冊》上要禁止使用Executors來創(chuàng)建線程池

 Executors創(chuàng)建出來的線程池使用的全都是無界隊列，而使用無界隊列會帶來很多弊端，最重要的就是，它可以無限保存任務，因此很有可能造成OOM異常。同時在某些類型的線程池里面，使用無界隊列還會導致maxinumPoolSize、keepAliveTime、handler等參數(shù)失效

 
五、我們用代碼測試下

     
    import java.util.*;
    import java.lang.*;
    import java.io.Serializable;
    import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
    import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
     
     
    class Rextester
    {  
        private static int produceTaskSleepTime = 5;
        private static int consumeTaskSleepTime = 1000;
        private static int taskMaxNumber = 10; //定義最大添加10個線程到線程池中
        public static void main(String args[]) {
            
            //構造一個線程池
            //該策略默默的丟棄無法處理的任務，不予任何處理。
            ThreadPoolExecutor threadPool = getTpe("DiscardPolicy");
            //該策略將丟棄最老的一個請求，也就是即將被執(zhí)行的任務，并嘗試再次提交當前任務。
            //ThreadPoolExecutor threadPool = getTpe("DiscardOldestPolicy");
            for (int i = 1; i <= taskMaxNumber; i++) {
                try {
                    //添加任務到線程池，我們要知道添加的任務是Runnable
                    String value = "value is: " + i;
                    System.out.println("put：" + value);
                    threadPool.execute(new ThreadPoolTask(value));
                    //線程休息一段時間，方便我們分析結果
                    Thread. sleep(produceTaskSleepTime);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
     
       /**
        * 線程池執(zhí)行的任務
        */
        public static class ThreadPoolTask implements Runnable {
        //保存任務所需要的數(shù)據(jù)
            private String value;
            public ThreadPoolTask(String value) {
                this.value = value;
            }
            public void run() {
                //打印語句
                System. out.println("start------" + value);
                try {
                    Thread. sleep(consumeTaskSleepTime);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                value = "";
            }
        }
     
       /**
        *初始化線程池
        */
        public static ThreadPoolExecutor getTpe(String type) {
            if ("DiscardOldestPolicy".equals(type)) {
                return  new ThreadPoolExecutor(2, 4, 3,
                        TimeUnit. SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3),
                        new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
            } else {
                return  new ThreadPoolExecutor(2, 4, 3,
                        TimeUnit. SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3),
                        new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());    
            }
            //DiscardPolicy DiscardOldestPolicy
        }
    }

運行結果：

    put：value is: 1
    start------value is: 1
    put：value is: 2
    start------value is: 2
    put：value is: 3
    put：value is: 4
    put：value is: 5
    put：value is: 6
    start------value is: 6
    put：value is: 7
    start------value is: 7
    put：value is: 8
    put：value is: 9
    put：value is: 10
    start------value is: 3
    start------value is: 4
    start------value is: 5

我們把上面的生成線程池的代碼不//

ThreadPoolExecutor threadPool = getTpe("DiscardOldestPolicy");

運行結果如下

    put：value is: 1
    start------value is: 1
    put：value is: 2
    start------value is: 2
    put：value is: 3
    put：value is: 4
    put：value is: 5
    put：value is: 6
    start------value is: 6
    put：value is: 7
    start------value is: 7
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    put：value is: 9
    put：value is: 10
    start------value is: 8
    start------value is: 9
    start------value is: 10


作者：chen.yu
深信服三年半工作經(jīng)驗，目前就職游戲廠商，希望能和大家交流和學習,
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