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【JUC】5.线程池—ThreadPoolExecutor

创建线程池可以分为三种方式：

1. 通过ThreadPoolExecutor的构造方法，创建ThreadPoolExecutor的对象，即一个线程池对象；

此构造方法，一共7个参数，5个必须参数，2个带有默认值的参数；详细后面说；

2. 通过Executors返回的线程池对象；

这种方法创建的常用线程池为4种，还可以创建ForkJoinPool对象；

可以说是封装好的方法，通过Executors的4种常用静态方法，返回4种已经封装好的ThreadPoolExecutor线程池对象；

3. ForkJoinPool并发框架

将一个大任务拆分成多个小任务后，使用fork可以将小任务分发给其他线程同时处理，使用join可以将多个线程处理的结果进行汇总；这实际上就是分治思想。

后面再说此类；

为什么要使用线程池：

使用线程池的好处

  1. 降低资源消耗。重复利用已创建线程，降低线程创建与销毁的资源消耗。 

  2. 提高响应效率。任务到达时，不需等待创建线程就能立即执行。 

  3. 提高线程可管理性。

  4. 防止服务器过载。内存溢出、CPU耗尽。

进入正题：

ThreadPoolExecutor

尽量使用此类创建线程池，而非Executors创建；使用此方法，更明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险

先说一下线程池的流程：

  1. 线程先进入核心池运行；

  2. 核心池满了，进队列等待；

  3. 队列满了，就创建新线程，直到最大线程数满了，之外的线程就被拒绝rejected；

在最后，会有代码演示，整个线程池的流程，很详细！

看构造器：

// 七参构造器，前五个参数必须
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,    //可以不写
                          RejectedExecutionHandler handler) // 可以不写

ThreadPoolExecutor的四种构造器的各项参数：

  • corePoolSize：核心池的大小，并非线程的最大数量

    • maximumPoolSize > corePoolSize

    • 在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中

  • maximumPoolSize：线程池的最大线程数，表示线程池中最多能创建多少个线程

  • keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止

    • 默认：只有线程池内线程数大于corePoolSize的线程，keepAliveTime才会对其计时

    • 当一个线程的空闲时间大于keepAliveTime，则会被终止

    • 如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)，线程池内线程数小于corePoolSize，keepAliveTime也会起作用

  • unit：参数keepAliveTime的时间单位（七种单位）

    TimeUnit.DAYS;              //天
TimeUnit.HOURS;             //小时
TimeUnit.MINUTES;           //分钟
TimeUnit.SECONDS;           //秒
TimeUnit.MILLISECONDS;      //毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS;      //微妙
TimeUnit.NANOSECONDS;       //纳秒

  • workQueue：选择一个阻塞队列

    LinkedBlockingQueue;    // 常用，无界阻塞队列，不传值默认为Integer.MAX_VALUE，容易内存耗尽
SynchronousQueue;
ArrayBlockingQueue;
PriorityBlockingQueue // 优先队列

  • threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程。如果不传此参数，默认：Executors.defaultThreadFactory()

  • RejectedExecutionHandler handler：表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值：

    如果不传此参数，默认：ThreadPoolExecutor.AbortPolicy

    // 丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy
// 也是丢弃任务，但是不抛出异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy
// 丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy
// 由调用线程处理该任务 
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy

　　可以自行实现implements RejectedExecutionHandler接口，来自定义线程被线程池拒绝之后的操作：后面有演示；

ThreadPoolExecutor的重要方法：

  • execute（Runnable command）

    通过这个方法可以向线程池提交一个任务，交由线程池去执行

    此方法在执行的时候，会判断当前线程数是否大于corePoolSize

    如果当前线程数大于corePoolSize，并且，当前线程池处于RUNNING状态，则将此任务加入任务缓冲队列

  • submit（）

    内部调用execute（）方法

    这个方法也是用来向线程池提交任务的，但是它和execute()方法不同

    它能够返回任务执行的结果，利用了Future来获取任务执行结果

  • shutdown（）

    关闭线程池，此时线程池不能够接受新的任务，它会等待所有任务执行完毕

  • shutdownNow（）

    关闭线程池，线程池处于STOP状态，此时线程池不能接受新的任务，并且会去尝试终止正在执行的任务

演示线程池流程：

public class Task implements Runnable {
    private String name;
    public Task(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public String toString() {
        return this.name;
    }
}
/**
 * 重写RejectedExecutionHandler
 * 自定义线程池拒绝线程之后的行为
 */
public class MyRejectedHandler implements RejectedExecutionHandler {
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
        System.out.println("Rejected："+r.toString());
    }
}

/**
 * ThreadPoolExecutor的使用实例。
 * 四个必要参数,
 * RejectedHandler为自己定义的RejectedExecutionHandler实现类
 * 线程流程：
 * 1.进入核心池，核心池满了，之后线程，进入队列
 * 2.队列满了，继续创建线程，直到最大线程数
 * 3.最大线程数已满，拒绝后续线程
 */
public class ThreadPoolDemo {

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 设置线程池参数：
         * 核心线程：2
         * 最大线程：3
         * 阻塞队列大小：5
         * 拒绝策略：自定义
         */
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                2, 3, 2000,
                TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue(5), new MyRejectedHandler());

        // 启动一个主线程，内部启动10个子线程添加进线程池
        Runnable runTask = () -> {

            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                String name = "Task_" + i;
                Task task = new Task(name);
                try {
                   /**
                     * 每次添加线程到线程池，都打印线程池的内部情况
                     */
                    threadPoolExecutor.execute(task);
                    System.out.println("PoolSize: " + threadPoolExecutor.getPoolSize() +
                            ",Queue" + threadPoolExecutor.getQueue());
                    System.out.println();
                } catch (Exception e) {
                    System.out.println("Refused:" + name);
                }
            }
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        };
        Thread thread = new Thread(runTask);
        thread.start();
    }
}

运行结果：

PoolSize: 1,Queue[]
PoolSize: 2,Queue[]
// 到这里，核心池满了，之后线程，进入队列
PoolSize: 2,Queue[Task_2]
PoolSize: 2,Queue[Task_2, Task_3]
PoolSize: 2,Queue[Task_2, Task_3, Task_4]
PoolSize: 2,Queue[Task_2, Task_3, Task_4, Task_5]
PoolSize: 2,Queue[Task_2, Task_3, Task_4, Task_5, Task_6]
// 队列满了，继续创建线程到线程池，这一个多余的线程会在等待,并倒计时keepAliveTime
PoolSize: 3,Queue[Task_2, Task_3, Task_4, Task_5, Task_6]
// 最大线程数已满，拒绝后续线程
Rejected：Task_8
PoolSize: 3,Queue[Task_2, Task_3, Task_4, Task_5, Task_6]
Rejected：Task_9
PoolSize: 3,Queue[Task_2, Task_3, Task_4, Task_5, Task_6]

执行execute()方法和submit()方法的区别

（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。

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