Java线程池使用说明java
线程的使用在java中占有极其重要的地位，在jdk1.4极其以前的jdk版本中，关于线程池的使用是极其简陋的。在jdk1.5以后这一状况有了很大的改观。Jdk1.5以后加入了java.util.concurrent包，这个包中主要介绍java中线程以及线程池的使用。为咱们在开发中处理线程的问题提供了很是大的帮助。程序员
线程池的做用：数据库
线程池做用就是限制系统中执行线程的数量。
根据系统的环境状况，能够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，多了形成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其余线程排队等候。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。当一个新任务须要运行时，若是线程池中有等待的工做线程，就能够开始运行了；不然进入等待队列。缓存
为何要用线程池:服务器
1.减小了建立和销毁线程的次数，每一个工做线程均可以被重复利用，可执行多个任务。多线程
2.能够根据系统的承受能力，调整线程池中工做线线程的数目，防止由于消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每一个线程须要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。ide
Java里面线程池的顶级接口是Executor，可是严格意义上讲Executor并非一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。工具
比较重要的几个类：spa
| ExecutorService操作系统 |
真正的线程池接口。 |
| ScheduledExecutorService |
能和Timer/TimerTask相似，解决那些须要任务重复执行的问题。 |
| ThreadPoolExecutor |
ExecutorService的默认实现。 |
| ScheduledThreadPoolExecutor |
继承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口实现，周期性任务调度的类实现。 |
要配置一个线程池是比较复杂的，尤为是对于线程池的原理不是很清楚的状况下，颇有可能配置的线程池不是较优的，所以在Executors类里面提供了一些静态工厂，生成一些经常使用的线程池。
1. newSingleThreadExecutor
建立一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工做，也就是至关于单线程串行执行全部任务。若是这个惟一的线程由于异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证全部任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
2.newFixedThreadPool
建立固定大小的线程池。每次提交一个任务就建立一个线程，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，若是某个线程由于执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。
3. newCachedThreadPool
建立一个可缓存的线程池。若是线程池的大小超过了处理任务所须要的线程，
那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增长时，此线程池又能够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作限制，线程池大小彻底依赖于操做系统（或者说JVM）可以建立的最大线程大小。
4.newScheduledThreadPool
建立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。
实例
1：newSingleThreadExecutor
MyThread.java
| publicclassMyThread extends Thread { @Override publicvoid run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行。。。"); } } |
TestSingleThreadExecutor.java
| publicclassTestSingleThreadExecutor { publicstaticvoid main(String[] args) { //建立一个可重用固定线程数的线程池 ExecutorService pool = Executors. newSingleThreadExecutor(); //建立实现了Runnable接口对象，Thread对象固然也实现了Runnable接口 Thread t1 = new MyThread(); Thread t2 = new MyThread(); Thread t3 = new MyThread(); Thread t4 = new MyThread(); Thread t5 = new MyThread(); //将线程放入池中进行执行 pool.execute(t1); pool.execute(t2); pool.execute(t3); pool.execute(t4); pool.execute(t5); //关闭线程池 pool.shutdown(); } } |
输出结果
| pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 |
2newFixedThreadPool
TestFixedThreadPool.Java
| publicclass TestFixedThreadPool { publicstaticvoid main(String[] args) { //建立一个可重用固定线程数的线程池 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); //建立实现了Runnable接口对象，Thread对象固然也实现了Runnable接口 Thread t1 = new MyThread(); Thread t2 = new MyThread(); Thread t3 = new MyThread(); Thread t4 = new MyThread(); Thread t5 = new MyThread(); //将线程放入池中进行执行 pool.execute(t1); pool.execute(t2); pool.execute(t3); pool.execute(t4); pool.execute(t5); //关闭线程池 pool.shutdown(); } } |
输出结果
| pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-2正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-2正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 |
3 newCachedThreadPool
TestCachedThreadPool.java
| publicclass TestCachedThreadPool { publicstaticvoid main(String[] args) { //建立一个可重用固定线程数的线程池 ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool(); //建立实现了Runnable接口对象，Thread对象固然也实现了Runnable接口 Thread t1 = new MyThread(); Thread t2 = new MyThread(); Thread t3 = new MyThread(); Thread t4 = new MyThread(); Thread t5 = new MyThread(); //将线程放入池中进行执行 pool.execute(t1); pool.execute(t2); pool.execute(t3); pool.execute(t4); pool.execute(t5); //关闭线程池 pool.shutdown(); } } |
输出结果：
| pool-1-thread-2正在执行。。。 pool-1-thread-4正在执行。。。 pool-1-thread-3正在执行。。。 pool-1-thread-1正在执行。。。 pool-1-thread-5正在执行。。。 |
4newScheduledThreadPool
TestScheduledThreadPoolExecutor.java
| publicclass TestScheduledThreadPoolExecutor { publicstaticvoid main(String[] args) { ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1); exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段时间就触发异常 @Override publicvoid run() { //throw new RuntimeException(); System.out.println("================"); } }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS); exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段时间打印系统时间，证实二者是互不影响的 @Override publicvoid run() { System.out.println(System.nanoTime()); } }, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS); } } |
输出结果
| ================ 8384644549516 8386643829034 8388643830710 ================ 8390643851383 8392643879319 8400643939383 |
ThreadPoolExecutor的完整构造方法的签名是：ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) .
corePoolSize - 池中所保存的线程数，包括空闲线程。
maximumPoolSize-池中容许的最大线程数。
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。
threadFactory - 执行程序建立新线程时使用的工厂。
handler - 因为超出线程范围和队列容量而使执行被阻塞时所使用的处理程序。
ThreadPoolExecutor是Executors类的底层实现。
在JDK帮助文档中，有如此一段话：
“强烈建议程序员使用较为方便的Executors工厂方法Executors.newCachedThreadPool()（无界线程池，能够进行自动线程回收）、Executors.newFixedThreadPool(int)（固定大小线程池）Executors.newSingleThreadExecutor()（单个后台线程）
它们均为大多数使用场景预约义了设置。”
下面介绍一下几个类的源码：
ExecutorService newFixedThreadPool (int nThreads):固定大小线程池。
能够看到，corePoolSize和maximumPoolSize的大小是同样的（实际上，后面会介绍，若是使用无界queue的话maximumPoolSize参数是没有意义的），keepAliveTime和unit的设值表名什么？-就是该实现不想keep alive！最后的BlockingQueue选择了LinkedBlockingQueue，该queue有一个特色，他是无界的。
| 1. public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { 2. return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 3. 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, 4. new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); 5. } |
ExecutorService newSingleThreadExecutor()：单线程
| 1. public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { 2. return new FinalizableDelegatedExecutorService 3. (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 4. 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, 5. new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); 6. } |
ExecutorService newCachedThreadPool()：无界线程池，能够进行自动线程回收
这个实现就有意思了。首先是无界的线程池，因此咱们能够发现maximumPoolSize为big big。其次BlockingQueue的选择上使用SynchronousQueue。可能对于该BlockingQueue有些陌生，简单说：该QUEUE中，每一个插入操做必须等待另外一个线程的对应移除操做。
| 1. public static ExecutorService newCachedThreadPool() { 2. return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 3. 60L, TimeUnit.SECONDS, 4. new SynchronousQueue<Runnable>());
|
先从BlockingQueue<Runnable> workQueue这个入参开始提及。在JDK中，其实已经说得很清楚了，一共有三种类型的queue。
全部BlockingQueue 均可用于传输和保持提交的任务。可使用此队列与池大小进行交互：
若是运行的线程少于 corePoolSize，则 Executor始终首选添加新的线程，而不进行排队。（若是当前运行的线程小于corePoolSize，则任务根本不会存放，添加到queue中，而是直接抄家伙（thread）开始运行）
若是运行的线程等于或多于 corePoolSize，则 Executor始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。
若是没法将请求加入队列，则建立新的线程，除非建立此线程超出 maximumPoolSize，在这种状况下，任务将被拒绝。
queue上的三种类型。
排队有三种通用策略：
直接提交。工做队列的默认选项是 SynchronousQueue，它将任务直接提交给线程而不保持它们。在此，若是不存在可用于当即运行任务的线程，则试图把任务加入队列将失败，所以会构造一个新的线程。此策略能够避免在处理可能具备内部依赖性的请求集时出现锁。直接提交一般要求无界 maximumPoolSizes 以免拒绝新提交的任务。当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略容许无界线程具备增加的可能性。
无界队列。使用无界队列（例如，不具备预约义容量的 LinkedBlockingQueue）将致使在全部corePoolSize 线程都忙时新任务在队列中等待。这样，建立的线程就不会超过 corePoolSize。（所以，maximumPoolSize的值也就无效了。）当每一个任务彻底独立于其余任务，即任务执行互不影响时，适合于使用无界队列；例如，在 Web页服务器中。这种排队可用于处理瞬态突发请求，当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略容许无界线程具备增加的可能性。
有界队列。当使用有限的 maximumPoolSizes时，有界队列（如 ArrayBlockingQueue）有助于防止资源耗尽，可是可能较难调整和控制。队列大小和最大池大小可能须要相互折衷：使用大型队列和小型池能够最大限度地下降 CPU 使用率、操做系统资源和上下文切换开销，可是可能致使人工下降吞吐量。若是任务频繁阻塞（例如，若是它们是 I/O边界），则系统可能为超过您许可的更多线程安排时间。使用小型队列一般要求较大的池大小，CPU使用率较高，可是可能遇到不可接受的调度开销，这样也会下降吞吐量。
BlockingQueue的选择。
例子一：使用直接提交策略，也即SynchronousQueue。
首先SynchronousQueue是无界的，也就是说他存数任务的能力是没有限制的，可是因为该Queue自己的特性，在某次添加元素后必须等待其余线程取走后才能继续添加。在这里不是核心线程即是新建立的线程，可是咱们试想同样下，下面的场景。
咱们使用一下参数构造ThreadPoolExecutor：
1. new ThreadPoolExecutor(
2. 2, 3, 30, TimeUnit.SECONDS,
3. new SynchronousQueue<Runnable>(),
4. new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),
new ThreadPoolExecutor(
2, 3, 30, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>(),
new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),
new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
当核心线程已经有2个正在运行.
因此在使用SynchronousQueue一般要求maximumPoolSize是无界的，这样就能够避免上述状况发生（若是但愿限制就直接使用有界队列）。对于使用SynchronousQueue的做用jdk中写的很清楚：此策略能够避免在处理可能具备内部依赖性的请求集时出现锁。
什么意思？若是你的任务A1，A2有内部关联，A1须要先运行，那么先提交A1，再提交A2，当使用SynchronousQueue咱们能够保证，A1一定先被执行，在A1么有被执行前，A2不可能添加入queue中。
例子二：使用无界队列策略，即LinkedBlockingQueue
这个就拿newFixedThreadPool来讲，根据前文提到的规则：
若是运行的线程少于 corePoolSize，则 Executor 始终首选添加新的线程，而不进行排队。那么当任务继续增长，会发生什么呢？
若是运行的线程等于或多于 corePoolSize，则 Executor 始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。OK，此时任务变加入队列之中了，那何时才会添加新线程呢？
若是没法将请求加入队列，则建立新的线程，除非建立此线程超出 maximumPoolSize，在这种状况下，任务将被拒绝。这里就颇有意思了，可能会出现没法加入队列吗？不像SynchronousQueue那样有其自身的特色，对于无界队列来讲，老是能够加入的（资源耗尽，固然另当别论）。换句说，永远也不会触发产生新的线程！corePoolSize大小的线程数会一直运行，忙完当前的，就从队列中拿任务开始运行。因此要防止任务疯长，好比任务运行的实行比较长，而添加任务的速度远远超过处理任务的时间，并且还不断增长，不一下子就爆了。
例子三：有界队列，使用ArrayBlockingQueue。
这个是最为复杂的使用，因此JDK不推荐使用也有些道理。与上面的相比，最大的特色即是能够防止资源耗尽的状况发生。
举例来讲，请看以下构造方法：
1. new ThreadPoolExecutor(
2. 2, 4, 30, TimeUnit.SECONDS,
3. new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2),
4. new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),
5. new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
new ThreadPoolExecutor(
2, 4, 30, TimeUnit.SECONDS,
new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2),
new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),
new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
假设，全部的任务都永远没法执行完。
对于首先来的A,B来讲直接运行，接下来，若是来了C,D，他们会被放到queue中，若是接下来再来E,F，则增长线程运行E，F。可是若是再来任务，队列没法再接受了，线程数也到达最大的限制了，因此就会使用拒绝策略来处理。
keepAliveTime
jdk中的解释是：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。
有点拗口，其实这个不难理解，在使用了“池”的应用中，大多都有相似的参数须要配置。好比数据库链接池，DBCP中的maxIdle，minIdle参数。
什么意思？接着上面的解释，后来向老板派来的工人始终是“借来的”，俗话说“有借就有还”，但这里的问题就是何时还了，若是借来的工人刚完成一个任务就还回去，后来发现任务还有，那岂不是又要去借？这一来一往，老板确定头也大死了。
合理的策略：既然借了，那就多借一下子。直到“某一段”时间后，发现再也用不到这些工人时，即可以还回去了。这里的某一段时间即是keepAliveTime的含义，TimeUnit为keepAliveTime值的度量。
RejectedExecutionHandler
另外一种状况即是，即便向老板借了工人，可是任务仍是继续过来，仍是忙不过来，这时整个队伍只好拒绝接受了。
RejectedExecutionHandler接口提供了对于拒绝任务的处理的自定方法的机会。在ThreadPoolExecutor中已经默认包含了4中策略，由于源码很是简单，这里直接贴出来。
CallerRunsPolicy：线程调用运行该任务的 execute 自己。此策略提供简单的反馈控制机制，可以减缓新任务的提交速度。
1. public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
2. if (!e.isShutdown()) {
3. r.run();
4. }
5. }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
if (!e.isShutdown()) {
r.run();
}
}
这个策略显然不想放弃执行任务。可是因为池中已经没有任何资源了，那么就直接使用调用该execute的线程自己来执行。
AbortPolicy：处理程序遭到拒绝将抛出运行时RejectedExecutionException
1. public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
2. throw new RejectedExecutionException();
3. }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
throw new RejectedExecutionException();
}
这种策略直接抛出异常，丢弃任务。
DiscardPolicy：不能执行的任务将被删除
1. public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
2. }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
}
这种策略和AbortPolicy几乎同样，也是丢弃任务，只不过他不抛出异常。
DiscardOldestPolicy：若是执行程序还没有关闭，则位于工做队列头部的任务将被删除，而后重试执行程序（若是再次失败，则重复此过程）
1. public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
2. if (!e.isShutdown()) {
3. e.getQueue().poll();
4. e.execute(r);
5. }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
if (!e.isShutdown()) {
e.getQueue().poll();
e.execute(r);
}
}
该策略就稍微复杂一些，在pool没有关闭的前提下首先丢掉缓存在队列中的最先的任务，而后从新尝试运行该任务。这个策略须要适当当心。
设想:若是其余线程都还在运行，那么新来任务踢掉旧任务，缓存在queue中，再来一个任务又会踢掉queue中最老任务。
总结：
keepAliveTime和maximumPoolSize及BlockingQueue的类型均有关系。若是BlockingQueue是无界的，那么永远不会触发maximumPoolSize，天然keepAliveTime也就没有了意义。
反之，若是核心数较小，有界BlockingQueue数值又较小，同时keepAliveTime又设的很小，若是任务频繁，那么系统就会频繁的申请回收线程。
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|
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}