线程池

Thread类

new Thread的弊端

每次new Thread新建对象，性能差。
线程缺乏统一的管理，可能无限制地新建线程，相互竞争，有可能占用更多的系统资源导致宕机或者OOM。
缺少更多高级功能，如：更多执行、定期执行，线程中断等。

线程池的好处

重用存在的线程，减少对象的创建、销毁的开销，性能好。
可以有效地控制最大并发的线程数量，提高系统资源利用率，同时可以避免过多的资源竞争，避免阻塞。
提供定期执行、定时执行、单线程、并发控制等功能。

ThreadPoolExecutor

初始化的参数

corePoolSize：核心线程数量；
maximumPoolSize：最大线程数量；
workQueue：阻塞队列，存储等待执行的任务，对线程池的运行过程有重大影响。
keepAliveTime：线程中无任务空转，但仍保持存活的延期时间。当目前线程池中的线程数量大于等于corePoolSize时才有效。
unit：是keepAliveTime的时间单位。
threadFactory：即用来创建线程的工厂。未指定则会使用默认的threadFactory来创建线程：线程优先级相同、非守护线程、默认递增的名字。
rejectedExecutionHandler：拒绝策略。

四种拒绝策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：默认策略，直接抛出异常。

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：调用目前所在的线程来执行任务。

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最早的一个线程中的任务，并执行当前的任务。

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：直接丢弃该任务。

初始化参数间的关系

当目前线程池中的线程数量小于corePoolSize时，且有新的线程创建请求时，直接创建新的线程。
当目前线程池中的线程数量大于等于corePoolSize，但小于maximumPoolSize时，若此时workQueue未满，则该任务会被放在workQueue中等待；若此时workQueue已经满了，则会为该任务直接创建新的线程。
当目前线程池中的线程数量大于maximumPoolSize时，如果workQueue未满则将线程请求将被放在阻塞队列workQueue中；如果workQueue已满，则会根据指定参数rejectHandler采用相应的拒绝策略，来处理线程请求。

workQueue是一个保存任务的阻塞队列。根据上面的三种情况，该workQueue对应的处理也有三种：

直接切换：默认使用SynchronousQueue实现。

使用无界队列LinkedBlockingQueue，此时可以创建的最多线程数即是corePoolSize，maximumPoolSize则不会起作用了。

使用有界队列，常用ArrayBlockingQueue，可以指定队列的maximumPoolSize，但会使线程调度更加困难。因此推荐使用无界队列。

ThreadPoolExecutor的状态

RUNNING:运行中。可以接受新提交的任务，或处理阻塞队列中的任务。
SHUTDOWN:关闭。不能接受新提交的任务，但可以继续处理阻塞队列中的任务。
STOP:停止。既不能接受新提交的任务，但可以继续处理阻塞队列中的任务，并中断正在进行中的线程。
TIDYING:整理中。在SHUTDOWN时，当阻塞队列为空且线程池中工作的线程数量为0时，或在STOP时，线程池中工作的线程数量为0时，转为该状态，并整理线程池中的内容。此时等待线程池被终结。
TERMINATED:TIDYING时调用terminated()方法，进入TERMINATED。即线程池被销毁。

ThreadPoolExecutor的方法成员

execute()：执行任务，由线程池运行。
submit()：提交任务，可以返回执行的结果。即execute()方法，配合Future的结合。
shutdown()：关闭线程池（不是立刻关闭）。不接受新提交的任务，但可以继续处理阻塞队列中的任务；当任务执行完毕才会关闭线程池。
shutdownNow()：立即关闭线程池。不接受新提交的任务，中断正在执行中的线程，丢弃阻塞队列中的任务。
getTaskCount()：返回线程池中已执行和未执行的任务总数。
getCompletedTaskCount()：返回已经执行完毕的任务数量。
getPoolSize()：返回目前线程池中的线程数量。（因存在线程间的动态切换，故返回值是近似值）
getActiveCount()：返回线程池中正在执行任务的线程数量。（因存在线程间的动态切换，故返回值是近似值）

ThreadPoolExecutor的类图

其中左上角部分：
Executor：一个运行线程任务的简单接口。
ExecutorService：拓展了Executor：添加了管理执行器生命周期、任务生命周期的方法。
ScheduledExecutorService：拓展了ExecutorService：支持Future和定期执行任务。

Executors类

该类是针对Executor接口提供的工厂方法和工具方法。

Executors类内部方法：

Executors的newCachedThreadPool()方法：创建一个容量大小可变的线程池：根据需要回收线程或新建线程。
Executors的newFixedThreadPool(int nThreads)方法，创建一个固定大小的线程池。若线程池已满则阻塞在workQueue中。
Executors的newScheduledThreadPool(int corePoolSize)方法，也是固定大小的线程池，但支持定时执行或周期执行任务。
Executors的newSingleThreadScheduledExecutor()方法：单线程的线程池，可以指定优先级或FIFO/LIFO。

看看源码

newCachedThreadPool()：（有重载的指定threadfactory的方法）

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

newFixedThreadPool(int nThreads)：（有重载的指定threadfactory的方法）

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

其他的几个线程池的方法类似，都是调用ThreadPoolExecutor的构造函数。线程池返回的值都是ExecutorService实例。

演示例子

@Slf4j
public class ThreadPoolExample4 {

    public static void main(String[] args) {

        ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(1);

        executorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.warn("schedule run");
            }
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);

        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                log.warn("timer run");
            }
        }, new Date(), 5 * 1000);
    }
}

运行结果：

00:53:53.070 [Timer-0] WARN com.mmall.concurrency.threadPool.ThreadPoolExample4 - timer run
00:53:54.066 [pool-1-thread-1] WARN com.mmall.concurrency.threadPool.ThreadPoolExample4 - schedule run
00:53:57.068 [pool-1-thread-1] WARN com.mmall.concurrency.threadPool.ThreadPoolExample4 - schedule run
00:53:58.067 [Timer-0] WARN com.mmall.concurrency.threadPool.ThreadPoolExample4 - timer run
00:54:00.067 [pool-1-thread-1] WARN com.mmall.concurrency.threadPool.ThreadPoolExample4 - schedule run
00:54:03.067 [pool-1-thread-1] WARN com.mmall.concurrency.threadPool.ThreadPoolExample4 - schedule run
00:54:03.067 [Timer-0] WARN com.mmall.concurrency.threadPool.ThreadPoolExample4 - timer run
00:54:06.068 [pool-1-thread-1] WARN com.mmall.concurrency.threadPool.ThreadPoolExample4 - schedule run

例子分析

ExecutorService通过调用scheduleAtFixedRate方法，使该线程池配合定时器，以一个固定的频率调度执行。
例中定义了一个定时器Timer，在其调度方法schedule中新建TimerTask实例，并给出循环执行的时间间隔period，单位为毫秒。

合理配置

当执行CPU密集型任务时，应尽量压榨使用CPU资源，参考设定线程数量为nCPU+1。
当执行IO密集型任务时，因其为输入输出两通路，线程数量参考设置为2*nCPU。
实际中，根据业务需要进行相应调整。