线程池原理

什么是线程池

Java中的线程池是运用场景最多的并发框架，几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。在开发过程中，合理地使用线程池能够带来3个好处。

第一：降低资源消耗。通过重复利用已经创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
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，线程直接从线程池中获取。
第三：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。但是，要做到合理利用。

如果线程池频繁的创建，非常占CPU内存。

线程池作用

线程池是为突然大量爆发的线程设计的，通过有限的几个固定线程为大量的操作服务，减少了创建和销毁线程所需的时间，从而提高效率。

如果一个线程的时间非常长，就没必要用线程池了(不是不能作长时间操作，而是不宜。)，况且我们还不能控制线程池中线程的开始、挂起、和中止。

线程池的分类

ThreadPoolExecutor

Java是天生就支持并发的语言，支持并发意味着多线程，线程的频繁创建在高并发及大数据量是非常消耗资源的，因为java提供了线程池。在jdk1.5以前的版本中，线程池的使用是及其简陋的，但是在JDK1.5后，有了很大的改善。JDK1.5之后加入了java.util.concurrent包，java.util.concurrent包的加入给予开发人员开发并发程序以及解决并发问题很大的帮助。这篇文章主要介绍下并发包下的Executor接口，Executor接口虽然作为一个非常旧的接口（JDK1.5 2004年发布），但是很多程序员对于其中的一些原理还是不熟悉，因此写这篇文章来介绍下Executor接口，同时巩固下自己的知识。如果文章中有出现错误，欢迎大家指出。

Executor框架的最顶层实现是ThreadPoolExecutor类，Executors工厂类中提供的newScheduledThreadPool、newFixedThreadPool、newCachedThreadPool方法其实也只是ThreadPoolExecutor的构造函数参数不同而已。通过传入不同的参数，就可以构造出适用于不同应用场景下的线程池，那么它的底层原理是怎样实现的呢，这篇就来介绍下ThreadPoolExecutor线程池的运行过程。

corePoolSize：核心线程数。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：线程池最大线程数，它表示在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。线程空闲超时时间
unit：参数keepAliveTime的时间单位，有7种取值，在TimeUnit类中有7种静态属性。

线程池四种创建方式

Java通过Executors（jdk1.5并发包）提供四种线程池，分别为：

newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

newFixedThreadPool 创建一个固定长度线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

newScheduledThreadPool 创建一个定时线程池，支持定时及周期性任务执行。

newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

/**
 * @ClassName: NewCachedThreadPool
 * @description: 创建一个可缓存的线程池  可创建线程数是无限大小的
 * @author: mingtian
 * @Date:2019/5/2 12:18
 **/
public class NewCachedThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        // 可缓存线程池 Executors表示启动线程的  可创建线程数是无限大小的
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int temp = i;
            // 可执行线程  execute 启动线程
            executorService.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "," + temp);
                }
            });
        }
        //停止线程池
        executorService.shutdown();

    }

/**
 * @ClassName: NewFixedThreadPool
 * @description: 创建可固定长度的线程池
 * @author: mingtian
 * @Date:2019/5/2 12:27
 **/
public class NewFixedThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        //创建可固定长度的线程池，只会创建3个线程池进行处理
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            final int temp = i;
            // 可执行线程  execute 启动线程
            executorService.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "," + temp);
                }
            });
        }
        //停止线程池
        executorService.shutdown();
    }

/**
 * @ClassName: NewScheduledThreadPool
 * @description: 创建可定时执行的线程池 延迟多久执行线程
 * @author: mingtian
 * @Date:2019/5/2 12:35
 **/
public class NewScheduledThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        //创建可定时执行的线程池
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(3);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int temp=i;
            //schedule 方法表示线程执行  表示延迟3秒之后 开始执行线程
            scheduledExecutorService.schedule(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+""+temp);
                }
            }, 3, TimeUnit.SECONDS);
        }
        //停止线程池
        scheduledExecutorService.shutdown();

    }

/**
 * @ClassName: NewSingleThreadExecutor
 * @description: 单例线程池
 * @author: mingtian
 * @Date:2019/5/2 12:45
 **/
public class NewSingleThreadExecutor {
    public static void main(String[] args) {
        //单线程
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int temp = i;
            // 可执行线程  execute 启动线程
            executorService.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "," + temp);
                }
            });
        }
        //停止线程池
        executorService.shutdown();
    }

线程池原理剖析

提交一个任务到线程池中，线程池的处理流程如下：

1、判断线程池里的核心线程是否都在执行任务，如果不是（核心线程空闲或者还有核心线程没有被创建）则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程都在执行任务，则进入下个流程。

2、线程池判断工作队列是否已满，如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。

3、判断线程池里的线程是否都处于工作状态，如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

corePoolSize(核心线程数)与maximumPoolSize(最大线程数) 区别

核心线程数：实际运行的线程数。

最大线程数：线程池最多创建的线程数量。

corePoolSize<=corePoolSize

自定义线程线程池

如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务；

如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出去执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务；

如果队列已经满了，则在总线程数不大于maximumPoolSize的前提下，则创建新的线程

如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理；

如果线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止，直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize；如果允许为核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime，线程也会被终止。

线程池的拒绝策略：当最大线程数 + 队列缓存数量小于线程数量的时候，程序运行出错，被拒绝。