JUC：11. ThreadPool线程池

为什么用线程池

例子： 10年前单核CPU电脑，假的多线程，像马戏团小丑玩多个球，CPU需要来回切换。现在是多核电脑，多个线程各自跑在独立的CPU上，不用切换效率高。

线程池的优势
线程池做的工作只要是控制运行的线程数量，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，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。

它的主要特点为线程复用;控制最大并发数;管理线程。

第一：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销耗。
第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等待线程创建就能立即执行。
第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会销耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

线程池如何使用

架构说明

Java中的线程池是通过Executor框架实现的，该框架中用到了Executor，Executors，ExecutorService，ThreadPoolExecutor这几个类
JUC：11. ThreadPool线程池-LMLPHP

编码实现

Executors.newFixedThreadPool(int)
执行长期任务性能好，创建一个线程池，一池有N个固定的线程，有固定线程数的线程

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

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

Executors.newSingleThreadExecutor()
一个任务一个任务的执行，一池一线程

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

newSingleThreadExecutor 创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值都是1，它使用的是LinkedBlockingQueue

Executors.newCachedThreadPool()
执行很多短期异步任务，线程池根据需要创建新线程，但在先前构建的线程可用时将重用它们。可扩容，遇强则强

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

newCachedThreadPool创建的线程池将corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，它使用的是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。

ThreadPoolExecutor底层原理

JUC：11. ThreadPool线程池-LMLPHP

线程池7个重要参数

corePoolSize：线程池中的常驻核心线程数
maximumPoolSize：线程池中能够容纳同时执行的最大线程数，此值必须大于等于1
keepAliveTime：多余的空闲线程的存活时间当前池中线程数量超过corePoolSize时，当空闲时间达到keepAliveTime时，多余线程会被销毁直到只剩下corePoolSize个线程为止
unit：keepAliveTime的单位
workQueue：任务队列，被提交但尚未被执行的任务
threadFactory：表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程，一般默认的即可
handler：拒绝策略，表示当队列满了，并且工作线程大于等于线程池的最大线程数（maximumPoolSize）时如何来拒绝请求执行的runnable的策略

线程池底层工作原理

JUC：11. ThreadPool线程池-LMLPHP

在创建了线程池后，开始等待请求。
当调用execute()方法添加一个请求任务时，线程池会做出如下判断：
2.1. 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；
2.2. 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；
2.3. 如果这个时候队列满了且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务；
2.4. 如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。
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。
当一个线程无事可做超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程会判断：
4.1. 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。

线程池用哪个？生产中如设置合理参数

线程池拒绝策略

等待队列已经排满了，再也塞不下新任务了
同时，线程池中的max线程也达到了，无法继续为新任务服务。
这个是时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。
JDK内置的拒绝策略

AbortPolicy(默认)：直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行
CallerRunsPolicy：“调用者运行”一种调节机制，该策略既不会抛弃任务，也不会抛出异常，而是将某些任务回退到调用者，从而降低新任务的流量。
DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加人队列中尝试再次提交当前任务。
DiscardPolicy：该策略默默地丢弃无法处理的任务，不予任何处理也不抛出异常。如果允许任务丢失，这是最好的一种策略。
以上内置拒绝策略均实现了RejectedExecutionHandle接口

在工作中单一的/固定数的/可变的三种创建线程池的方法哪个用的多？超级大坑

答案是一个都不用，我们工作中只能使用自定义的
Executors中JDK已经给你提供了，为什么不用？
JUC：11. ThreadPool线程池-LMLPHP

在工作中如何使用线程池，是否自定义过线程池

import java.util.concurrent.*;

/**
 * 线程池
 * Arrays
 * Collections
 * Executors
 */
public class MyThreadPoolDemo {
    //1.最大可执行线程数=maximumPoolSize+队列数;
    //  maximumPoolSize默认为Cpu核数+1
    //2.CallerRunsPolicy会报RejectedExecutionException

    public static void main(String[] args) {
        //List list = new ArrayList();
        //List list = Arrays.asList("a","b");
        //固定数的线程池，一池五线程

        //1.最大可执行线程数=maximumPoolSize+队列数
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                2L,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),//使用默认
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
                //new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
                //new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()
                //new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
        );

        // CallerRunsPolicy会报RejectedExecutionException
        //下面三个都不用
        //ExecutorService threadPool =  Executors.newFixedThreadPool(5); //一池5线程，一个银行网点，5个受理业务的窗口
        //ExecutorService threadPool =  Executors.newSingleThreadExecutor(); //一池1线程，一个银行网点，1个受理业务的窗口
        //ExecutorService threadPool =  Executors.newCachedThreadPool(); //一池根据业务扩展窗口 ，一个银行网点，可扩展受理业务的窗口

        //10个顾客请求
        try {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                /*try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }*/
                threadPool.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 办理业务");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            /*线程池使用后要关闭*/
            threadPool.shutdown();
        }

    }
}

最佳线程数

在使用线程池时，很多同学都有这样的疑问，不知道如何配置线程数量，今天我们一起探讨一下这个问题。

1.经验值

配置线程数量之前，首先要看任务的类型是 IO密集型，还是CPU密集型？

IO密集型配置线程数经验值是：2N，其中N代表CPU核数。

CPU密集型配置线程数经验值是：N + 1，其中N代表CPU核数。

如果获取N的值？

int availableProcessors = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

那么问题来了，混合型（既包含IO密集型，又包含CPU密集型）的如何配置线程数？

混合型如果IO密集型，和CPU密集型的执行时间相差不太大，可以拆分开，以便于更好配置。如果执行时间相差太大，优化的意义不大，比如IO密集型耗时60s，CPU密集型耗时1s。

2.最佳线程数目算法

除了上面介绍是经验值之外，其实还提供了计算公式：

最佳线程数目 = （（线程等待时间+线程CPU时间）/线程CPU时间）* CPU数目

因为很显然，线程等待时间所占比例越高，需要越多线程。线程CPU时间所占比例越高，需要越少线程。

虽说最佳线程数目算法更准确，但是线程等待时间和线程CPU时间不好测量，实际情况使用得比较少，一般用经验值就差不多了。再配合系统压测，基本可以确定最适合的线程数。

参考：尚硅谷JUC周阳版， https://zhuanlan.zhihu.com/p/270657575

张宏良