线程池（实现线程的第四种方式）

1. 线程是什么

线程池其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作。无需反复创建线程而消耗过多的资源

2.使用线程池的优点

**推荐使用线程池来创建线程 **

**1.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带来的消耗

**2.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

**3.提高线程的可管理性： **使用线程池可以统一进行线程分配，调度和监控。

JDK 1.5 之后内置了线程池

两个接口与两个类

3.两大接口

3.1 `ExecutorService` 普通线程池

提交任务：

void execute(Runnable )

<T> Futer<T> submit (Callable<T> tack || Runnable);

3.2 `ScheduledExcutorService` :定时线程池

ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnbale command,long initiableDelay,long period,TimeUnit unit);

4. 线程池的工作原理

4.1 线程池工作步骤

1）线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务。则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务，则进入下个流程。

2）线程池判断工作队列是否已满。如果工作没满，则将新提交的任务存储在这个工作队列中。反之进入下一流程。

3）线程池判断池中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。

4.1.1 类

Executor框架最核心的类是ThreadPoolExecutor，它是线程池的工厂类，用来生产线程池

ThreadPoolExecutor: ExecutorService的子类

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//基本线程池大小int maximumPoolSize,//最大线程池大小long keepAliveTime,//线程活动保持时间TimeUnit unit,//线程活动保持时间单位BlockingQueue<Runnable> workQueue,//阻塞队列RejectExecutionHandler handler)//饱和策略

实例实现：创建一个线程池

ThreadPoolExecutor threadpoolexecutor = new ThreadPoolExecutor(3,5,2000,TimeUnit.MIlLISECONDS,new LinkBlockingDeque<Runnable>())；

4.1.2 参数详解

corePoolSize: 线程池基本大小

2） maximumPoolSize: 线程池最大数量：线程池允许创建的最大线程数，若使用无界的任务队列这个参数无意义

3）keepAliveTime:线程活动保持时间：线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。当任务多，且单个任务耗时短时。可以调大这个参数，提高线程的利用率。

4）TimeUnit ：线程活动保持时间的单位 ，可选单位：天（DAYS）、小时（HOURS）、分钟（MINUTES）、毫秒（MILLISECONDS)、微秒（MICROSECONDS，千分之一秒）、纳秒（NANOSECONDS）

5）RejectedExecutionHandler:饱和策略 当队列和线程都满了，说明线程处于饱和状态，有以下四种策略：

a: AbortPoilcy,直接抛出异常

b: CallerRunPoilcy:只用调用者所在线程来运行任务。

c：DiscardOldestPoilcy：丢弃队列中最近的一个任务，并执行当前任务

d: DiscardPoilcy:不处理，丢弃掉

6）runnableTaskQueue:任务队列 :用于保存等待执行任务的阻塞队列，一个元素的插入操作，必须要等待同时有一个元素的删除操作，否则插入操作就一直阻塞（反之亦然），简而言之，就是插入和删除操作必须配对执行，常见四个阻塞队列：

1.ArrayBlockingQueue：基于数组的有界阻塞队列

2.LinkedBlockingQueue：基于链表的无界阻塞队列

3.内置线程池FixedThreadPool，SingleThreadPool都采取次队列，synchronousQueue：一个不存元素的无界阻塞队列

4.PriorityBlockingQueue:基于优先级的阻塞队列（优先级队列底层是二叉树）；

当阻塞队列为无界的链表时，FututerTask：可以保证多线程场景下，任务只会被一个线程执行一次。其他线程不再执行此任务。

Future接口中的get（）方法会阻塞当前线程，直到取到Callable的返回值。

4.1.3 方法

1）execute():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

submit()：用于提交需要返回值额度任务。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。重载方法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

4.1.4 使用线程池提交任务

(1) 使用 execute()方法

package ThreadPoolTest;import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** @Name：创建线程池，并提交任务使用executor（）* @Author：ZYJ* @Date：2019-06-12-21:18* @Description:*/
public class ThreadPoolDemo {public static void main(String[] args) {RunnableThread runnableThread = new RunnableThread();//创建线程池ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3,5,2000,TimeUnit.MILLISECONDS,  new LinkedBlockingDeque<Runnable>());for(int i=0;i<5;i++){//使用execute()向线程提交任务threadPoolExecutor.execute(runnableThread);}}
}
//实现类实现Runnable接口，覆写run()接口
class RunnableThread implements  Runnable{@Overridepublic void run() {for(int i=0;i<50;i++){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+","+i);}}
}

(2) 使用submit（）方法

package ThreadPoolDemo;
import javax.security.auth.callback.Callback;
import java.util.concurrent.*;/*** @Name： 创建线程池 并使用submit()向线程提交任务* @Author：ZYJ* @Date：2019-06-17-19:48* @Description:*/
public class ThreadPoolTest {public static void main(String[] args) {ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3,5,2000, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingDeque<Runnable>());CallableThread callableThread = new CallableThread();for(int i=0;i<5;i++){//实例化 Future对象接收提交的返回值Future<String> future = threadPoolExecutor.submit(callableThread);try {//调用Future类的get方法得到返回值String str = future.get();System.out.println(str);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (ExecutionException e) {e.printStackTrace();}}}
}
//实现类实现CallableThread接口 覆写call类
class CallableThread implements Callable<String> {@Overridepublic String call() throws Exception {for(int i=0;i<50;i++){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+","+i);}return Thread.currentThread().getName()+"任务执行完毕！";}
}

4.2 关闭线程池

4.2.1 方法：

1）shutdown（）：首先将线程池的状态设置为STOP，然后尝试停止所有正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表

2）shutdownNow()；只是将状态设置为SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行的任务的线程

threadPoolExecutor.shutdown();

4.2.2 原理

遍历线程池中的工作线程，逐个调用interrupt()方法来中断线程，所以无法响应中断的任务永远无法停止。

线程池中的线程被包装为Worker工作线程，具备可重复执行任务的能力

4.3 ：合理配置线程池

配置核心池以及最大线程池数量：System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());查看处理器数量。

CPU密集型任务（大数运算，）：NCPU+1；

I/O密集型任务：2*NCPU；

5. Executor框架

在java中使用线程来异步执行任务，java线程的创建与销毁需要一定的开销，如果我们为每一个任务来创建一个新的线程来执行，这些线程的创建与销毁将消耗大量的计算资源。同时为每一个任务创建一个新新线程来执行，这种策略可能会使处于高负荷状态的应用最终崩溃。

Java的线程既是工作单元，也是执行机制。从JDK1.5开始，把工作单元与执行机制分离开。工作单元包括Runnable和 Callable,而执行机制由Executor框架提供

5.1 Executor框架的两级调度模型

java线程被一对一映射为本地操作系统线程。java线程启动时，会创建一个本地操作系统线程。当该java线程终止时，这个操作系统线程会被回收。操作系统会调度所有线程并将他们分配给可用的CPU。

在上层，java多线程程序通常应用分为若干个任务，然后使用用户级的调度器（Executor框架）将这些任务映射为固定数量的线程；

在底层，操作系统内核将这些线程映射到硬件处理器上。

5.1 .四大内置线程池

Executors-线程池的工具(实现)类他的核心类是ThreadPoolExecutor,通过工具类Executors可以创建以下类型的线程池

5.1.1固定大小线程池

运用场景：实用于负载较重的服务器（配置较低），来满足资源分配的要求。可重用

**注意：**线程池若不关闭，会一直开启。使用完的线程会自动把线程归还给线程池，可以继续使用

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)//静态方法，通过类名调用

该方法的返回接口的实现类对象，使用ExecutorService接口接收
核心线程池大小与最大线程池大小相同，不允许有空闲线程出现，

public static ExecutorService newFixedThreadThreadPool(int nThread){return new ThreadPoolExecutor(n Thread,nThread,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());//使用无界队列
}

使用无界队列的影响

1）线程池中的线程数量不超过 corePoolSize(基本线程池大小)

这时最大线程池是一个无效参数

3）线程保持活动时间（keepAliveTime）是一个无效参数

4）运行中的FixedThreadThreadPool（未执行方法shutdown()或shutdownNow()不会拒绝任务）

使用步骤：

1，使用线程池的实现类Executors里提供的静态方法newFixedThreadPool（）生产一个特定线程数量的线程池。

2，创建一个类实现Runnable接口，覆写run（）方法，设置线程任务。

3，调用ExecutorService中的方法submit（）方法传递线程任务，开启线程、执行main（）方法

4，调用Executor中的方法shutdown（）销毁线程池，不建议使用

实例： FixedThreadPool的使用

package FixedThreadPoolTest;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;/*** @Name： FixedThreadPool的使用* @Author：ZYJ* @Date：2019-06-18-19:38* @Description:*/
public class FixedThreadPoolDemo {public static void main(String[] args) {ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);RunnableImpl runnable = new RunnableImpl();for(int i=0;i<5;i++){executorService.submit(runnable);}executorService.shutdown();}
}
class RunnableImpl implements Runnable{@Overridepublic void run() {for(int j=0;j<10;j++){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行任务");}}
}

5.1.2 单线程池-只有一个线程

运用场景：当多线程场景下，需要让人物串行执行时采用

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

5.1.3 缓存线程池（无大小限制的线程池）：

应用场景：适用于负载较轻的服务器，或执行很多短期的异步任务。

public static ExecutorService newCachedThreadPool()

当任务提交速度大于线程执行速度，会不断创建新线程，有可能无限创建线程将内存写满。

当线程的执行速度大于任务提交速度，只会创建若干个有限线程。

5.1.4 定时调度池

public static ExecutorService newScheduledThreadPool()

executorService.schedule(Runnable command,long delay,TimeUnit unit);

延迟delay个时间单元后创建nThreads个线程执行command任务。

scheduleAtFixedRate(Runnbale command,long initialDelay,long period,TimeUnit unit)s

延迟delay个单元后每隔period单元时间就执行一次command任务

5.2 扩展问题

JDK1.7 任务分工Fork/Join 单机版的MapReduce

JDK1.8 StampedLock 性能优于ReentrantReadWriteLock

JUC：并发工具类

CountDownLatch 闭锁

CyclicBarrier 循环栅栏

Semophore 信号量

Exchanger 交换器