JDK线程池的总结

1. 概述

1.1 背景/引入

线程是系统资源，每创建新的线程会占用资源，且创建和销毁对象开销较大；
高并发时，如果为每个任务都创建新的线程，则对内存占用太大，可能会内存溢出；
线程池技术的引入,就是为了解决这一问题.

1.2 什么是线程池

一个线程集合用来控制线程的数量，会先创建一定数量的线程放入空闲队列中，当任务来了之后就给任务分配线程去执行；
当线程被任务占满后，会将任务放到阻塞队列排队，等待其他线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行；
如果选的是有界队列，当阻塞队列满了，再来新的任务，就会创建救急线程；
当救急线程也满了，会执行拒绝策略；

池化技术的思想主要是为了减少每次获取资源的消耗，提⾼对资源的利用率。

1.3 作用（为什么要用线程池？）

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，提高线程的重用性。
提高响应速度：当任务到达时，任务可以不需要的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，如果⽆限制的创建，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的分配，调优和监控。

1.4 使用场景

网购商品秒杀，
12306网上购票系统等；
总之
只要有并发的地方、任务数量大或小、每个任务执行时间长或短的都可以使用线程池;
只不过在使用线程池的时候，需要注意设置合理的线程池大小即可；

1.5 类图

ExecutorService是线程池的基本接口，提供了提交任务、关闭线程池的方法；
ScheduledExecutorSerivce是ExecutorService的子接口，在ExecutorService基础上新增了任务调度的功能，可以定时执行任务；
ThreadPoolExecutor是ExecutorService的基础实现类；
ScheduledThreadPoolExecutor继承于ThreadPoolExecutor，是带任务调度功能的实现类；

2. 线程池状态

3. ThreadPoolExecutor构造（7大参数）

参数说明

输入5个参数即可使用ThreadPoolExecutor创建线程池：

阻塞队列：LinkedBlockingQueue listQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>();

由于构造方法参数太多，初学者不易掌握，所以有Executor工具类提供了工厂方法来创建线程池；

Executors工厂方法

Executors.newFixedThreadPool（int nThreads）
创建固定大小的线程池，并直接返回线程池对象；
源码：底层还是ThreadPoolExecutor ！

例：

特点：
1.参数线程数n是核心线程数，救急线程数为0 ；
2.阻塞队列是无界的，可以放任意数量的任务（救急线程的前提是选择了有界队列）
Executors.newSingleThreadExecutor（）：创建单线程线程池
返回的是装饰器，只有ExecutorService的方法，不能使用ThreadPoolExecutor的方法；
源码：底层还是ThreadPoolExecutor ！

使用场景：
希望任务排队串行执行；线程数固定为1，任务数多余1时，会放入无界队列排队；
和自己创建一个任务的区别：
自己创建的一个线程如果任务失败了没有任何补救措施，而线程池还会创建新的线程，保证线程池的正常工作
Executors.newScheduledThreadPool （int corePoolSize）
创建一个可用于周期使用的线程池，用于延迟和定期任务。
源码：这次底层用ScheduledThreadPoolExecutor创建的，但是ScheduledThreadPoolExecutor是ThreadPoo的子类l，底层调用了super()，即使用父类ThreadPoolExecutor的无参构造！
Executors.newCachedThreadPool()
创建一个可缓存线程池，核心线程数为0，每次来任务了，没有新的线程就去创建新的线程来执行，如果一直创建线程，会导致内存溢出；
源码：底层还是ThreadPoolExecutor ！

为什么不建议使用 Executors静态工厂构建线程池 ?

FixedThreadPool 和 SingleThreadPool使用无界队列，允许的请求队列（底层实现是LinkedBlockingQueue）长度为Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致OOM内存溢出；
CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool
允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致OOM。

运行流程

execute() 添加任务到线程池执行，当核心线程数不够时，则将任务放到阻塞队列中排队：
当任务超过了阻塞队列大小时，再来任务，就会创建maximumPoolSize – corePoolSize 个的救急线程来运行任务（前提是选择有界队列）；
救急线程的前提是选择了有界队列；若队列是无界队列，即没有容量限制的队列，则不会创建救急线程；
若救急线程也满了则执行拒绝策略；

救急线程和核心线程的区别？

救急线程有生存时间，类似临时工，任务完毕救急线程就被销毁；而核心线程执行完任务依然保留在线程池中；

当线程到达maximumPoolSize最大线程数仍有新任务时，即核心线程和救急线程都被任务占完了，才会执行拒绝策略；

4. 阻塞队列

阻塞队列一般用于生产者、消费者场景，生产者往队列中添加元素，消费者从队列取线程；当队列为空，会阻塞消费者；当队列满了，会阻塞生产者；

在线程池中，阻塞队列充当了一个任务的缓冲区，暂时保存没有空闲线程来执行的任务，核心线程空闲时就去阻塞队列中领取任务；一旦队列为空，那么线程就会被阻塞，直到有新任务被插入为止。

阻塞队列有一个非常重要的属性，那就是容量的大小，分为有界和无界两种。

4.1 ArrayBlockingQueue

底层是数组；
通常，阻塞队列是有界的，如果容量满了，也不会扩容，所以一旦满了就无法再往里放数据了。（救急线程的前提是选择有界队列！）
线程安全：加一把锁；

4.2 LinkedBlockingQueue

底层是链表；

无界队列意味着里面可以容纳非常多的元素，例如的上限是 Integer.MAX_VALUE，约为 2 的 31 次方，是非常大的一个数，可以近似认为是无限容量，因为我们几乎无法把这个容量装满。
缺点：无界队列存在比较大的潜在风险，如果在并发量较大的情况下，线程池中可以几乎无限制的添加任务，容易导致内存溢出的问题！

线程安全：
用两把锁，同一时刻，可以允许两个线程同时（一个生产者一个消费者）执行！
两把锁分别锁住队列的头部和尾部，
链表头部加一把锁takeLock，即针对所有消费者加锁，保证消费take()的线程安全；
链表尾部加一把锁putLock，即针对所有生产者加锁，保证生产put()的线程安全；
但是生产者和消费者之间是不存在同步性的， 所以效率高！

LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue 比较：
Linked支持有界，Array强制有界；
底层一个链表、一个数组
Linked两把锁，Array一把锁！ArrayBlockingQueue 性能不如LinkedBlockingQueue ；

4.3 DelayQueue

元素（任务）只有当其指定的延迟时间到了，才能够从队列中获取到该元素，在Executors.newScheduledThreadPoll()中使用；

4.4 SynchronousQueue

一个不存储元素的阻塞队列，类似于无中介的直接交易，每一个put操作必须等待take操作，否则不能添加元素，在Executors.newCachedThreadPool()使用；

它继承了一般的AbstractQueue和实现了BlockingQueue接口。
它与其它的BlockingQueue最大的区别就在它不存储任何数据，它的内部是等待队列用来存储访问SynchronousQueue的线程，而访问它的线程有消费者和生产者，对应于方法put和take。
当一个生产者或者消费者试图访问SynchronousQueue的时候，如果找不到与之能够配对的消费者或者生产者，则当前线程会阻塞，直到对应的线程将其唤醒，或者等待超时，或者中断。

5. JDK线程池的拒绝策略

AbortPoliocy：抛出异常（默认）
CallerRunsPolicy：让调用线程（提交任务的线程）直接执行此任务
DiscardPolicy：放弃本次任务
DiscardOldestPolicy：放弃最早的任务，当前任务取而代之

6. 提交任务

execute：
参数是Runable类型，无返回结果；
submit:
参数是Callable，实现Callable的线程是有返回值的；
submit方法会返回Future对象，可以用来判断任务是否执行成功；
FutureTask用来在主线程中接收线程池中返回的结果；调用FutureTask对象的 get（） 方法获取返回值；
invokeAll：
接收一个集合，执行集合中所有的任务，
返回LIst集合，集合中是Future，
invokeAny：
接受一个集合，不会执行所有任务，而是找到最先执行的任务；
只要集合中有一个任务执行成功，就把整个任务的结果作为返回最终的结果返回，其他的取消；