四种线程池

为什么会有线程池？？

　　之前的时候，我们每使用一次线程就去创建一个线程，这样虽然实现起来非常简便，但是会有一个问题，如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间，而且还容易造成线程池溢出。于是人们想到了使用线程池的方法，这样使得线程就可以被复用，就是说当一个线程执行完一个任务后，并不会被销毁，而是放到线程池中，这样再次需要使用线程时，就可以直接从线程池中拿取一个线程使用，从而降低资源消耗，提高利用效率。

线程池溢出：频繁创建多线程，非常占用CPU内存，一个线程占1MB内存。

线程池的目的：

　　1.通过重复利用线程池中已创建的代码，来降低创建和销毁线程时的开销，从而降低资源消耗，提高利用效率。

　　2.提高响应速度。当任务到达时，任务不需要来等待线程创建就能立即执行，因为线程池中有已创建好的线程可以直接供使用。

　　3.提高线程的可管理性。线程池时稀缺资源，如果无限制的创建，当线程数到达一定数量时，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，所以使用线程池，就可以进行统一分配，调优和监控。

　　4. 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

Java里面线程池的顶级接口是Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。

比较重要的几个类：

要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在Executors类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。

线程池的四种创建方式：

Java通过Executors(java1.5并发包中的类)来创建四种线程池，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，则创建线程。

newFixedThreadPool创建一个定长线程池，可控制线程池最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

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

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执行。（FIFO,LIFO,优先级）

无论创建哪种线程池在其底层都 必须要调用ThreadPoolExecutor：

•  corePoolSize： 核心线程数---线程池中实际运行的线程数
•  maximumPoolSize：最大线程数---线程池创建线程的最大数量 
•  keepAliveTime： 线程池维护线程所允许的空闲时间 
•  unit： 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位 
•  workQueue： 线程池所使用的缓冲队列 
•  handler： 线程池对拒绝任务的处理策略

线程池原理：

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数是否都在执行任务，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。如果核心线程数都在执行任务，则进入下一个流程。

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，则进入下一个流程。

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流程来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

 　　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大于等于corePoolSize，则每来一个任务，就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（一般情况是因为任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务，如果此时线程池中总线程数小于maximumPoolSize，则会创建新的线程，如果当前线程池中的线程数目大于等于maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理。

 　　注意：线程数目统计的是正在在执行任务的线程，而execute提交的只是任务，不一定每次提交都会创建出线程来。

1：newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池。

　　♦CachedThreadPool的corePoolSize被设置为0，即corePool为空；

　　♦maximumPoolSize被设置为Integer.MAX_VALUE，即maximum是无界的。

　　♦这里keepAliveTime设置为60秒，意味着空闲的线程最多可以等待任务60秒，否则将被回收。

　　♦CachedThreadPool使用没有容量的SynchronousQueue作为主线程池的工作队列，它是一个没有容量的阻塞队列。每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作。这意味着，如果主线程提交任务的速度高于线程池中处理任务的速度时，CachedThreadPool会不断创建新线程。极端情况下，CachedThreadPool会因为创建过多线程而耗尽CPU资源。

　　【代码演示】

 1 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 2 import java.util.concurrent.Executors;
 3 public class CachedThreadDemo {
 4     public static void main(String[] args) {
 5         ExecutorService cachedthreadpool=Executors.newCachedThreadPool();
 6         for (int i = 0; i <10; i++) {
 7             cachedthreadpool.execute(new Runnable() {
 8                 @Override
 9                 public void run() {
10                     System.out.println(Thread.currentThread().getName());
11                 }
12             });
13         }
14         cachedthreadpool.shutdown();
15     }
16 }

运行结果：

2：newFixedThreadPool创建一个定长线程池。（指定core和max,且core=max=nThraed）

　　通过构造函数可知，该线程池的核心线程数和最大线程数是一样的。

• FixedThreadPool的corePoolSize的值和maxiumPoolSize的值都被设置为创建FixedThreadPool时指定的参数nThreads的大小。
• 0L则表示当线程池中的线程数量超过核心线程的数量时，多余的线程将被立即停止
• 最后一个参数表示FixedThreadPool使用了无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的做工队列，由于是无界的，当线程池的线程数达到corePoolSize后，新任务将在无界队列中等待，因此线程池的线程数量不会超过maxiumPoolSize，同时maxiumPoolSize也就变成了一个无效的参数，并且运行中的线程池也并不会拒绝任务。

执行过程如下：

　　1.如果当前工作中的线程数量少于corePool的数量，就创建新的线程来执行任务。

　　2.当线程池的工作中的线程数量达到了corePool，则将任务加入LinkedBlockingQueue。

　　3.线程执行完1中的任务后会从队列中去取任务。

注意LinkedBlockingQueue是无界队列，所以可以一直添加新任务到线程池。

　　【代码演示】：newFixedThreadPool创建一个定长线程池，可控制线程池最大并发数，超出的线程会在队列中等待。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

 1 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 2 import java.util.concurrent.Executors;
 3 public class FixedThreadDemo {
 4     public static void main(String[] args) {
 5         ExecutorService  fixedThreadpool= Executors.newFixedThreadPool(3);//参数是线程池中线程的数目
 6         for (int i = 0; i <10 ; i++) {
 7             int tmp=i;
 8             fixedThreadpool.execute(new Runnable() {
 9             //execute方法表示启动线程
10                 @Override
11                 public void run() {
12                     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+", "+tmp);
13                 }
14             });
15         }
16         fixedThreadpool.shutdown();//停止线程池的运行
17     }
18 }

运行结果：

 　　不论运行多少次，我们都可以看到，整个结果中其实只有3个线程，而且被反复利用着。

3：newScheduledThreadPool创建一个周期性的线程池。（指定core，max为max）

执行过程如下：

　　1.如果当前工作中的线程数量少于corePool的数量，就创建一个新的线程来执行任务。

　　2.当线程池的工作中的线程数量达到了corePool，则将任务加入DelayedWorkQueue。

　　3.线程执行完1中的任务后会从队列中去任务。

注意该线程池的最大线程数为MAX_VALUE。

　　【代码演示】：创建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。

 1 import java.util.concurrent.Executors;
 2 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
 3 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 4 public class ScheduledThreadDemo {
 5     public static void main(String[] args) {
 6         ScheduledExecutorService scheduledThreadpool=Executors.newScheduledThreadPool(2);//核心线程数
 7         //注意返回的是ScheduledExecutorService 类型的
 8         for (int i = 0; i <4; i++) {
 9             int tmp=i;
10             /*scheduledThreadpool.schedule(new Runnable() {
11                 @Override
12                 public void run() {
13                     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+", "+tmp);
14                 }
15             }, 2, TimeUnit.SECONDS);
16             //传进一个线程，2表示线程开始时的延时*/
17             scheduledThreadpool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
18                 @Override
19                 public void run() {
20                     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+", "+tmp);
21                 }
22             }, 2,3, TimeUnit.SECONDS);
23             //传进一个线程，2表示线程开始时的延迟时间,3表示周期即每3秒运行一次，TimeUnit.SECONDS
24         }
25         try {
26             Thread.sleep(30000);//先睡眠会，在关闭线程池，否则其他线程运行不了
27         } catch (InterruptedException e) {
28             e.printStackTrace();
29         }finally {
30             scheduledThreadpool.shutdown();//关闭线程池
31         }
32 
33     }
34 }

运行结果：

 　　通过结果我可以发现它是周期性运行的，且在开始打印时延时了2秒，然后每过3秒重复一次。

4：newSingleThreadExecutor创建一个单线程化的线程池。（core和max都默认为1）

•    SingleThreadExecutor的corePoolSize和maxiumPoolSize都被设置1。

执行过程如下：

　　1.如果当前工作中的线程数量少于corePool的数量，就创建一个新的线程来执行任务。

　　2.当线程池的工作中的线程数量达到了corePool，则将任务加入LinkedBlockingQueue。

　　3.线程执行完1中的任务后会从队列中去任务。

注意：由于在线程池中只有一个工作线程，所以任务可以按照添加顺序执行。

 【代码演示】：创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

 1 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 2 import java.util.concurrent.Executors;
 3 public class SingleThreadDemo {
 4     public static void main(String[] args) {
 5         ExecutorService singlethread=Executors.newSingleThreadExecutor();//单线程池
 6         for (int i = 0; i <5; i++) {
 7             singlethread.execute(new Runnable() {
 8                 @Override
 9                 public void run() {
10                     System.out.println(Thread.currentThread().getName());
11                 }
12             });
13         }
14         singlethread.shutdown();//关闭线程池
15     }
16 }

运行结果：

 　　通过运行结果可以发现，始终只有一个线程在被反复运行着。

1.submit和execute的区别。

　　submit即可以提交Runnable类型的，也可以提交Callable类型的，而execute只能提交Runnable类型的。

　　submit方法具有返回值，Runnable返回的是null，Callable返回的是call方法的返回值。而execute方法不具有返回值，所以说execute方法也不能判断线程是否执行完毕。

2.shutdown和shutdownNow的区别。

　　shutdown关闭线程后，不能往线程池中继续添加新的任务，但也不会立即退出，直到线程池中关闭之前添加的那些线程全部在执行完，线程池才会退出。

　　shutdownNow关闭线程后，也不能往线程池中继续添加新的任务，并且会试图调用Thread.interrupt方法来中断当前正在执行的任务。