1、线程池使用及优势

1. 线程池做的工作主要是控制运行的线程的数量，处理过程中将任务放入队列
2. 然后在线程创建后启动这些任务
3. 如果线程数量超过了最大数量超出数量的线程排队等候
4. 等其它线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行

优点

• 降低资源消耗：通过重复利用己创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗
• 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

2、线程池3个常用方式

Java中线程池是通过Executor框架实现的，该框架中用到了Executor，Executors（代表工具类），ExecutorService，ThreadPoolExecutor这几个类

了解：

• Executors.newScheduledThreadPool()：任务调度，定时
• Executors.newWorkStealingPool(int)： Java8新增，使用目前机器上可用的处理器作为它的并行级别

重点：

1. Executors.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
• newSingleThreadExecutor将corePoolSize和maximumPoolSize都设置为1，它使用的LinkedBlockingQueue

2. Executors.newFixedThreadPool(int)

• 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待
• newFixedThreadPool创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，它使用的LinkedBlockingQueue

3. Executors.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，则新建线程
• newCachedThreadPool将corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，使用的SynchronousQueue，也就是说来了任务就创建线程运行，当线程空闲超过60秒，就销毁线程

示例

public class ThreadPoolDemo {public static void main(String[] args) {// 一池5个处理线程（用池化技术，一定要记得关闭）ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);// 创建一个只有一个线程的线程池
//    	ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 创建一个拥有N个线程的线程池，根据调度创建合适的线程
//        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();// 模拟10个用户来办理业务，每个用户就是一个来自外部请求线程try {// 循环十次，模拟业务办理，让5个线程处理这10个请求for (int i = 0; i < 10; i++) {final int tempInt = i;threadPool.execute(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 给用户:" + tempInt + " 办理业务");});}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {//关闭线程池threadPool.shutdown();}}
}

运行结果：

pool-1-thread-3	 给用户:2 办理业务
pool-1-thread-5	 给用户:4 办理业务
pool-1-thread-4	 给用户:3 办理业务
pool-1-thread-2	 给用户:1 办理业务
pool-1-thread-1	 给用户:0 办理业务
pool-1-thread-2	 给用户:8 办理业务
pool-1-thread-5	 给用户:6 办理业务
pool-1-thread-4	 给用户:7 办理业务
pool-1-thread-3	 给用户:5 办理业务
pool-1-thread-1	 给用户:9 办理业务Process finished with exit code 0

3、线程池7大参数

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {...public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler) {if (corePoolSize < 0 ||maximumPoolSize <= 0 ||maximumPoolSize < corePoolSize ||keepAliveTime < 0)throw new IllegalArgumentException();if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)throw new NullPointerException();this.acc = System.getSecurityManager() == null ?null :AccessController.getContext();this.corePoolSize = corePoolSize;this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;this.workQueue = workQueue;this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);this.threadFactory = threadFactory;this.handler = handler;}...}

1. corePoolSize：线程池中的常驻核心线程数
     1）在创建了线程池后，当有请求任务来之后，就会安排池中的线程去执行请求任务。
     2）当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中

2. maximumPoolSize：线程池能够容纳同时执行的最大线程数，此值必须大于等于1

3. keepAliveTime：多余的空闲线程的存活时间
     1）当前线程池数量超过corePoolSize时，当空闲时间达到keepAliveTime值时，多余空闲线程会被销毁直到只剩下corePoolSize个线程为止

4. unit：keepAliveTime的单位

5. workQueue：任务队列，被提交但尚未被执行的任务

6. threadFactory：表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程一般用默认的即可

7. handler：拒绝策略，表示当队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大线程数（ maximumPoolSize)

4、线程池底层工作原理

• 在创建了线程池后，等待提交过来的任务请求
• 当调用execute()方法添加一个请求任务时，线程池会做如下判断：
    1）如果正在运行的线程数量小于corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务
    2）如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize，那么将这个任务放入队列
    3）如果这时候队列满了且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务
    4）如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行
    5）当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行
• 当一个线程无事可做超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉，所以线程池的所有任务完成后它最终会收缩到corePoolSize的大小

5、线程池的4种拒绝策略

  等待队列也已经排满了，再也塞不下新任务了同时，线程池中的max线程也达到了，无法继续为新任务服务。
这时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。

JDK拒绝策略

1. AbortPolicy（默认）：直接抛出 RejectedExecutionException异常阻止系统正常运知。
2. CallerRunsPolicy："调用者运行"一种调节机制，该策略既不会抛弃任务，也不会抛出异常，而是将某些任务回退到调用者，从而降低新任务的流量。
3. DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加入队列中尝试再次提交当前任务。
4. DiscardPolicy：直接丢弃任务，不予任何处理也不抛出异常。如果允许任务丢失，这是最好的一种方案。

6、线程池实际中使用哪一个

你在工作中单一的/固定数的/可变的三种创建线程池的方法，你用那个多？

• 答案是一个都不用，我们生产上只能使用自定义的

Executors 中JDK已经给你提供了，为什么不用?

• 线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显式创建线程
• 线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险
    1）FixedThreadPool 和 SingleThreadPool： 允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM
    2）CachedThreadPool： 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

7、线程池的手写改造和拒绝策略

public class MyThreadPoolExecutorDemo {public static void doSomething(ExecutorService executorService, int numOfRequest) {try {//记录策略名称System.out.println(((ThreadPoolExecutor)executorService).getRejectedExecutionHandler().getClass().getName() + ":");for (int i = 0; i < numOfRequest; i++) {final int tempInt = i;executorService.execute(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 给用户:" + tempInt + " 办理业务");try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});}} catch (Exception e) {System.err.println(e);} finally {executorService.shutdown();}}public static ExecutorService newMyThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,int blockingQueueSize,RejectedExecutionHandler handler){return new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,maximumPoolSize,1,//keepAliveTimeTimeUnit.SECONDS,//指定长度的阻塞队列（不指定则为21亿）new LinkedBlockingQueue<>(blockingQueueSize),//默认创建工厂Executors.defaultThreadFactory(),handler);}public static void main(String[] args) {//        doSomething(newMyThreadPoolExecutor(2, 5, 3, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()), 8);
//        doSomething(newMyThreadPoolExecutor(2, 5, 3, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()), 9);
//        doSomething(newMyThreadPoolExecutor(2, 5, 3, new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()), 11);
//        doSomething(newMyThreadPoolExecutor(2, 5, 3, new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()), 10);
//        doSomething(newMyThreadPoolExecutor(2, 5, 3, new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()), 10);}}

1. doSomething(newMyThreadPoolExecutor(2, 5, 3, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()), 8)，核心线程数2个，最大线程数5个，阻塞队列3个，策略模式为抛异常。当并发数为8时：

java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy:
pool-1-thread-1	 给用户:1 办理业务
pool-1-thread-2	 给用户:2 办理业务
pool-1-thread-3	 给用户:6 办理业务
pool-1-thread-4	 给用户:7 办理业务
pool-1-thread-5	 给用户:8 办理业务
pool-1-thread-2	 给用户:3 办理业务
pool-1-thread-3	 给用户:4 办理业务
pool-1-thread-1	 给用户:5 办理业务Process finished with exit code 0

• pool-1-thread-1、2核心线程处理用户1、2业务，此时核心线程用完
• 用户2、3、4并发进入到阻塞队列中，此时阻塞队列已满
• 用户6、7、8并发进入，此时启动非核心线程5-2=3个，处理此三个用户

2. doSomething(newMyThreadPoolExecutor(2, 5, 3, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()), 9)，核心线程数2个，最大线程数5个，阻塞队列3个，策略模式为抛异常。当并发数为9时：

java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy:
pool-1-thread-1	 给用户:1 办理业务
pool-1-thread-2	 给用户:2 办理业务
pool-1-thread-3	 给用户:6 办理业务
pool-1-thread-4	 给用户:7 办理业务
pool-1-thread-5	 给用户:8 办理业务
java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task com.xc.day3.MyThreadPoolExecutorDemo$$Lambda$1/960604060@30dae81 rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@1b2c6ec2[Running, pool size = 5, active threads = 5, queued tasks = 3, completed tasks = 0]
pool-1-thread-1	 给用户:3 办理业务
pool-1-thread-3	 给用户:5 办理业务
pool-1-thread-5	 给用户:4 办理业务Process finished with exit code 0

• 前8名用户并发进入，与上面一致
• 当第9名用户进入，此时核心线程，非核心线程，阻塞队列都满，策略模式是抛异常，则报错

3. doSomething(newMyThreadPoolExecutor(2, 5, 3, new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()), 9)，核心线程数2个，最大线程数5个，阻塞队列3个，策略模式为退回。当并发数为9时：

java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$CallerRunsPolicy:
pool-1-thread-1	 给用户:1 办理业务
main	 给用户:9 办理业务
pool-1-thread-3	 给用户:6 办理业务
pool-1-thread-5	 给用户:8 办理业务
pool-1-thread-2	 给用户:2 办理业务
pool-1-thread-4	 给用户:7 办理业务
pool-1-thread-3	 给用户:4 办理业务
pool-1-thread-2	 给用户:3 办理业务
pool-1-thread-4	 给用户:5 办理业务Process finished with exit code 0

• 第9名用户并发，此时核心线程，非核心线程，阻塞队列都满
• 策略模式是退回，故此时执行业务的是main线程而非线程池中线程

4. doSomething(newMyThreadPoolExecutor(2, 5, 3, new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()), 9)，核心线程数2个，最大线程数5个，阻塞队列3个，策略模式为抛弃等待最久的。当并发数为9时：

java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$DiscardOldestPolicy:
pool-1-thread-1	 给用户:1 办理业务
pool-1-thread-2	 给用户:2 办理业务
pool-1-thread-3	 给用户:6 办理业务
pool-1-thread-4	 给用户:7 办理业务
pool-1-thread-5	 给用户:8 办理业务
pool-1-thread-1	 给用户:4 办理业务
pool-1-thread-2	 给用户:5 办理业务
pool-1-thread-4	 给用户:9 办理业务Process finished with exit code 0

• 等待最久的用户3被抛弃了

5. doSomething(newMyThreadPoolExecutor(2, 5, 3, new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()), 9)，核心线程数2个，最大线程数5个，阻塞队列3个，策略模式为直接抛弃。当并发数为9时：

java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$DiscardPolicy:
pool-1-thread-1	 给用户:1 办理业务
pool-1-thread-2	 给用户:2 办理业务
pool-1-thread-3	 给用户:6 办理业务
pool-1-thread-4	 给用户:7 办理业务
pool-1-thread-5	 给用户:8 办理业务
pool-1-thread-5	 给用户:3 办理业务
pool-1-thread-4	 给用户:4 办理业务
pool-1-thread-2	 给用户:5 办理业务Process finished with exit code 0

• 第九个直接被抛弃了

8、线程池配置合理线程数

8.1、CPU密集型

• CPU密集的意思是该任务需要大量的运算，而没有阻塞，CPU一直全速运行

• CPU密集任务只有在真正的多核CPU上才可能得到加速(通过多线程),而在单核CPU上，无论你开几个模拟的多线程该任务都不可能得到加速，因为CPU总的运算能力就那些

• CPU密集型任务配置尽可能少的线程数量

• 一般公式：（CPU核数+1）个线程的线程池

8.2、lO密集型

• 由于IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，则应配置尽可能多的线程，如CPU核数 * 2。

• IO密集型，即该任务需要大量的IO，即大量的阻塞。

• 在单线程上运行IO密集型的任务会导致浪费大量的CPU运算能力浪费在等待。

• 所以在IO密集型任务中使用多线程可以大大的加速程序运行，即使在单核CPU上，这种加速主要就是利用了被浪费掉的阻塞时间。

• IO密集型时，大部分线程都阻塞，故需要多配置线程数：参考公式：CPU核数/ (1-阻塞系数)

• 阻塞系数在0.8~0.9之间

• 比如8核CPU：8/(1-0.9)=80个线程数