线程池之ThreadPoolExecutor

线程池的工作主要是控制运行的线程的数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了最大数量，那么超出数量的线程排队等候，等其他线程执行完毕再从队列中取出任务来执行。

在开发过程中，合理地使用线程池能够带来3个好处：

降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗；
提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行；
提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。

1. 线程池实现原理

线程池主要处理流程：

线程池之ThreadPoolExecutor-LMLPHP

ThreadPoolExecutor执行execute()方法的示意图：

线程池之ThreadPoolExecutor-LMLPHP

2. 线程池的使用

2.1 线程池创建

通过ThreadPoolExecutor来创建线程池：

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

创建线程池的参数：

1）corePoolSize：线程池的核心线程数，定义了最小可以同时运行的线程数量。

2）maximumPoolSize：线程池的最大线程数。方队列中存放的任务达到队列容量时，房前可以同时运行的线程数量变为最大线程数。

3）keepAliveTime：当线程池中的线程数量大于corePoolSize时，如果没有新任务提交，核心线程外的线程不会立即销毁，而是会等待，直到等待的时间超过了KeepAliveTime才会被回收销毁。

4）unit：keepAliveTime参数的时间单位，包括DAYS、HOURS、MINUTES、MILLISECONDS等。

5）workQueue：用于保存等待执行任务的阻塞队列。可以选择以下集个阻塞队列：

ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的阻塞队列，此队列按FIFO原则对元素进行排序；
LinkedBlockingQueue：是一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO排序元素，吞吐量通常高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。
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，吞吐量常高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool()使用了这个队列。
PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无限阻塞队列。

6）threadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过工厂给每个创造出来的线程设置更有意义的名字。使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线程设置有意义的名字：

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

7）handler：饱和策略。若当前同时运行的线程数量达到最大线程数量并且队列已经被放满，ThreadPoolExecutor定义了一些饱和策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：直接抛出RejectedExecutionException异常来拒绝处理新任务；
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：只用调用者所在的线程来运行任务，会降低新任务的提交速度，影响程序的整体性能。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：不处理新任务，直接丢弃掉。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最近的一个任务，执行当前任务。

2.2 向线程池提交任务

execute()方法用于像线程池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。

executor.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // TODO
    }
});

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，这时有可能任务还没有执行完。

Future<T> future = executor.submit(hasReturnValueTask);
try {
    T s = future.get();
} catch (InterruptedExecption | ExecutortionExcception e) {
    // 处理异常
    e.printStackTrace();
} finally {
    // 关闭线程池
    executor.shutdown();
}

2.3 关闭线程池

可以使用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池。其原理在于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无法终止。

二者区别在于：shutdownNow方法首先将线程池状态设置为STOP，然后尝试停止所有正在执行或暂停任务的线程，并返回等到执行任务的列表，而shutdown只是将线程池的状态设置为SHUTDOWN状态，然后中断所有没有整在执行任务的线程。

2.4 合理配置线程池

查看当前设备的CPU核数：

Runtime.getRuntime().availableProcessors()

CPU密集型任务：任务需要大量的运算，而没有阻塞，CPU一直全速运行。
CPU密集型任务配置尽可能的少的线程数量。
公式：CPU核数 + 1个线程的线程池。
IO密集型任务：任务需要大量的IO，即大量的阻塞。
由于IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，可以多分配一点线程数，如CPU核数*2。
公式：CPU核数/（1-阻塞系数），其中阻塞系数在0.8-0.9之间。

Chiakiiii