概述
线程池是管理java线程生命周期的工具
- 降低资源消耗。通过池化技术能够重复利用已创建的线程，降低线程频繁创建和销毁造成的资源消耗
- 提高线程的可管理性。无需程序员手动销毁线程，控制线程创建的数量，避免无限制的创建影响系统稳定性
线程池的运行机制
线程池的核心参数
- corePoolSize（必需）：核心线程数量。默认情况下，核心线程会一直存活，但是当allowCoreThreadTimeout 设置为true时，核心线程也会超时回收
- maximumPoolSize（必需）：最大线程数量，当线程池内的线程数量到达该数之后，后续的新任务将交由拒绝策略处理
- keepAliveTime（必需）：线程闲置超时时长。如果闲置线程的时间超过该时长，非核心线程就会被回收，如果allowCoreThreadTimeout 设置为true时，核心线程也会超时回收
- unit（必需）：keepAliveTime参数的时间单位
- workQueue（必需）：线程等待队列即任务等待的队列
- threadFactory（可选）：线程工厂，用于指定线程池创建新线程的方式
- handler（可选）：拒绝策略，当到达最大线程数时需要执行的拒绝策略， 默认为AbortPolicy即丢弃任务并抛异常
提交任务的流程
线程池实现类——ThreadPoolExecutor
| 构造方法 | 参数说明 |
| ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) | corePoolSize：核心线程池大小 maximumPoolSize：最大线程池大小 keepAliveTime：当线程数>核心线程数时，这是 多余线程在任务执行完成后最大的存活时间 unit：时间单位 workQueue：线程等待队列即任务等待的队列 |
| ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory) | corePoolSize：核心线程池大小 maximumPoolSize：最大线程池大小 keepAliveTime：当线程数>核心线程数时，这是 多余线程在任务执行完成后最大的存活时间 unit：时间单位 workQueue：线程等待队列即任务等待的队列 threadFactory：线程创建工厂 |
| ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler) | corePoolSize：核心线程池大小 maximumPoolSize：最大线程池大小 keepAliveTime：当线程数>核心线程数时，这是 多余线程在任务执行完成后最大的存活时间 unit：时间单位 workQueue：线程等待队列即任务等待的队列 handler：拒绝执行某个线程的策略LinkedBlockingQueue |
| LinkedBlockingQueue<Runnable> 队列默认size=Integer.MAX_VALUE,即是一个无界队列 底层实现是链表；读和写使用的是两个不同的锁，所以是读写分离的队列。 | 阻塞操作： take();//当队列中无元素时，阻塞等待 put();//当队满时阻塞等待 非阻塞操作： poll();//当队列为null时，返回null offer();//堆满时return false; |
功能线程池
Executors已经为我们封装好了四种常见的功能线程池：
- 定长线程池（FixedThreadPool）
- 定时线程池（ScheduledThreadPool ）
- 可缓存线程池（CachedThreadPool）
- 单线程化线程池（SingleThreadExecutor）
从结构图中能看到四种线程池的真正实现类是ThreadPoolExecutor
线程池类型
1、newScheduledThreadPool 调度型线程池
- 支持定时及周期性的执行任务，提交任务时支持设置任务的调度周期
- 只限制了核心线程数，也就是最大线程数为Integer.MAX_VALUE，当添加任务的速度大于线程池处理任务的速度，可能会创建大量的线程，消耗资源，甚至导致OOM
1.1 构造
| 构造方法 | 参数 |
| newScheduledThreadPool(int corePoolSize) | corePoolSize：corePoolSize maximumPoolSize：Integer.MAX_VALUE keepAliveTime：0 unit：NANOSECONDS workQueue：DelayedWorkQueue |
| newScheduledThreadPool( int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) |
1.2 任务队列-DelayedWorkQueue
- 该队列的数据结构是优先级队列(依赖堆实现)，当新来任务时将该task插入堆并根据优先级重新调整堆，保证优先级最高的task在fist index
- 执行任务时，获取fist index中的task，并保证等待够delay时间后再执行(当fist task执行后也需要重新调整堆)
2、newCachedThreadPool 缓存型线程池
- 无核心线程数，无非核心线程数，执行完闲置60s回收，任务队列为不存储元素的阻塞队列
- 适用于短期异步的小任务，或负载较轻的服务器
- 创建的最大线程数为Integer.MAX_VALUE，当添加任务的速度大于线程池处理任务的速度，可能会创建大量的线程，消耗资源，甚至导致OOM
2.1 构造方法
| 构造方法 | 参数 |
| ExecutorService newCachedThreadPool() | 参数默认值 corePoolSize：0 maximumPoolSize：Integer.MAX_VALUE keepAliveTime：60L unit：TimeUnit.SECONDS workQueue：SynchronousQueue<Runnable> |
| ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) |
2.2 任务队列-SynchronousQueue
- 队列是不存储元素缓存队列的，每次要进行offer操作时必须等待poll操作，否则不能继续添加元素
- 当前线程A执行offer操作将task添加到queue中，若没有另一个线程来消费该task，那线程A会一直阻塞直到另一个线程来消费该task
3、newFixedThreadPool
- 创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。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
- 适用于限制当前线程数量的应用场景，适用于负载比较重的服务器
- 创建了一个无界队列LinkedBlockingQueuesize，是一个最大值为Integer.MAX_VALUE的线程阻塞队列，当添加任务的速度大于线程池处理任务的速度，可能会在队列堆积大量的请求，消耗很大的内存，甚至导致OOM
3.1 构造方法
| 构造方法 | 参数 |
| ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) | corePoolSize：nThreads maximumPoolSize：nThreads keepAliveTime：0L unit：TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue：LinkedBlockingQueue<Runnable> threadFactory |
| ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) |
3.2 任务队列-LinkedBlockingQueue<Runnable>
- 队列默认size=Integer.MAX_VALUE即是一个无界队列，底层实现是链表，当添加任务的速度大于线程池处理任务的速度，可能会在队列堆积大量的请求，消耗很大的内存，甚至导致OOM
- 读和写使用的是两个不同的锁，所以是读写分离的队列
4、SingleThreadExecutor
- 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
4.1 构造方法
| 构造方法 | 参数 |
| ExecutorService newSingleThreadExecutor() | corePoolSize：1 maximumPoolSize：1 keepAliveTime：0L unit：TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue：LinkedBlockingQueue<Runnable> threadFactory |
| ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) |
4.2 任务队列-LinkedBlockingQueue<Runnable>
- 队列默认size=Integer.MAX_VALUE即是一个无界队列，底层实现是链表，当添加任务的速度大于线程池处理任务的速度，可能会在队列堆积大量的请求，消耗很大的内存，甚至导致OOM
- 读和写使用的是两个不同的锁，所以是读写分离的队列
线程池拒绝策略：
实现java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler接口
1，CallerRunsPolicy：当想提交任务的线程池还存活，就由提交task的当前线程来执行
2，AbortPolicy：丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常，（默认拒绝策略）
3，DiscardPolicy：丢弃任务但是不抛异常
4，DiscardOldestPolicy：当想提交任务的线程池还存活，就将丢弃队列最前面的任务，然后重新提交被拒绝的任务
对比
| 类型 | 池内线程数量 | 任务队列 | 特点 | 应用场景 |
| newScheduledThreadPool | 核心线程：固定 非核心线程：无限制 | DelayedWorkQueue |
| 执行定时/周期性任务 |
| newCachedThreadPool | 无限制 | SynchronousQueue |
| 执行数量多，耗时少的线程任务 |
| newFixedThreadPool | 固定 | LinkedBlockingQueue |
| 控制线程的最大并发数 |
| newSingleThreadExecutor | 1个 | LinkedBlockingQueue |
| 单线程 |
