创建线程池的方法

一、创建线程池的三种方法

Executors.newSingleThreadExecutor(); //单个线程
Executors.newFixedThreadPool(5); //创建一个固定的线程池
Executors.newCachedThreadPool(); //创建一个可伸缩的线程池

1.newSingleThreadExecutor

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ExecuterTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();  //单个线程
        try {
            for(int i=0;i<10;i++) {
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok");
                });
            }
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭线程池
            threadPool.shutdown();
        }

    }
}

2. newFixedThreadPool

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ExecuterTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); //创建一个固定的线程池

        try {
            for(int i=0;i<10;i++) {
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok");
                });
            }
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭线程池
            threadPool.shutdown();
        }

    }
}

3. newCachedThreadPool

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ExecuterTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();  //创建一个可伸缩的线程池
        try {
            for(int i=0;i<10;i++) {
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok");
                });
            }
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭线程池
            threadPool.shutdown();
        }

    }
}

二、三种方法的源码

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

//#############################################################

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

//############################################################

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,  //约等于20亿
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

• 以上三种方法中都调用ThreadPoolExecutor来创建线程池。
• 但三种方法都存在一定的弊端：
• （1）SingleThreadExecutor和FixedThreadPool允许的请求队列长度为Integer.MAX.VALUE，可能会导致OOM
• （2）CachedThreadPool允许的创建线程数量为Integer.MAX.VALUE，可能会导致OOM

ThreadPoolExecutor源码分析

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,     //核心线程池大小
                              int maximumPoolSize,  //最大核心线程池大小
                              long keepAliveTime,   //超时了没有人调用就会释放
                              TimeUnit unit,   //超时单位
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,   //阻塞队列
                              ThreadFactory threadFactory,        //线程工厂，创建线程的，一般不用动
                              RejectedExecutionHandler handler) {   //拒绝策略
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

通常开发者都是利用Executors提供的通用线程池创建方法，去创建不同配置的线程池，主要区别在于不同的

Executors目前提供了5种不同的线程池创建配置：

1、newCachedThreadPool（），它是用来处理大量短时间工作任务的线程池，具有几个鲜明特点：它会试图缓存线程并重用，当无缓存线程可用时，就会创建新的工作线程；如果线程闲置时间超过60秒，则被终止并移除缓存；长时间闲置时，这种线程池，不会消耗什么资源。其内部使用SynchronousQueue作为工作队列。

2、newFixedThreadPool（int nThreads），重用指定数目（nThreads）的线程，其背后使用的是无界的工作队列，任何时候最多有nThreads个工作线程是活动的。这意味着，如果任务数量超过了活动线程数目，将在工作队列中等待空闲线程出现；如果工作线程退出，将会有新的工作线程被创建，以补足指定数目nThreads。

3、newSingleThreadExecutor()，它的特点在于工作线程数目限制为1，操作一个无界的工作队列，所以它保证了所有的任务都是被顺序执行，最多会有一个任务处于活动状态，并且不予许使用者改动线程池实例，因此可以避免改变线程数目。

4、newSingleThreadScheduledExecutor()和newScheduledThreadPool(int corePoolSize)，创建的是个ScheduledExecutorService，可以进行定时或周期性的工作调度，区别在于单一工作线程还是多个工作线程。

5、newWorkStealingPool(int parallelism)，这是一个经常被人忽略的线程池，Java 8 才加入这个创建方法，其内部会构建ForkJoinPool，利用Work-Stealing算法，并行地处理任务，不保证处理顺序。

Executor框架的基本组成

各个类型的设计目的

1、Executor是一个基础的接口，其初衷是将任务提交和任务执行细节解耦，这一点可以天汇其定义的唯一方法。

　　void execute(Runnable command);

2、ExecutorService则更加完善，不仅提供service管理，比如shutdown等方法，也提供了更加全面的提交任务机制，如返回Future而不是 void 的 submit 方法

　　<T> Future<T> submit(Callable<T> task);

注意，这个例子输入的可是Callable，它解决了Runnable无法返回结果的困扰。

3、Java标准类库提供了几种基础实现，比如 ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor、ForkJoinPool。这些线程池设的设计特点在于其高度的可调节性和灵活性，以尽量满足复杂多变的实际应用场景，我会进一步分析其构建部分的源码，剖析这种灵活性的源头。

4、Executors则从简化使用的角度，为我们提供了各种方便的静态工长方法。

阿里发布的 Java开发手册中强制线程池不允许使用 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

下面从源码角度，分析线程池的设计与实现，将主要围绕最基础的ThreadPoolExecutor源码。ScheduledThreadPoolExecutor是ThreadPoolExecutor的扩展，主要是增加了调度逻辑。而ForkJoinPool则是为了ForkJoinTask定制的线程池，与通常意义的线程池有所不同。

在现实应用中，理解应用于线程池的交互和线程池内部的工作过程，可以参考下图。

 简单理解一下：

1、工作队列负责存储用户提交的各个任务，这个工作队列，可以是容量为0的 SynchronousQueue（使用newCachedThreadPool），也可以是像固定大小线程池（newFixedThreadPool）那样使用LinkedBlockingQueue。

　　private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;

2、内部的“线程池”，这是指保持工作线程的集合，线程池需要在运行过程中管理线程创建、销毁。例如，对于带缓存的线程池，当任务压力较大时，线程池会创建新的工作线程；当业务压力退去，线程池会闲置一段时间（默认60秒）后结束线程。

　　private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();

　　线程池的工作线程被抽象为静态内部类Worker，基于AQS实现

3、ThreadFactory提供上面所需要的创建线程逻辑。

4、如果任务提交时被拒绝，比如线程池已处于SHUTDOWN状态，需要为其提供处理逻辑，Java 标准库提供了类似 ThreadPoolExecutor.AbortPolicy 等默认实现，也可以按照实际需要自定义。

从上面的分析，就可以看出线程池的几个基本组成部分，一起都体现在线程池的构造函数中，从字面我们就可以猜测到其用意：

1、corePoolSize, 稍微的核心线程数，可以大致理解为长期驻留的线程数目（除非设置了allowCoreThreadTimeOut）。对于不同的线程池，这个值可能会有很大区别，比如newFixedThreadPool 会将其设置为 nThreads ，而对于newCachedThreadPool则设为0。

2、maximumPoolSize，顾名思义，就是线程不够时能够创建的最大线程数。同样进行对比，对于newFixedThreadPool，当然就是nThreads，以为其要求是固定大小，而newCachedThreadPool则是Integer.VALUE。

3、keepAliveTime和TimeUnit，这两个参数指定了额外的线程能够闲置多久，显然有些线程池不需要它。

4、workQueue，工作队列，必须是BlockingQueue。

通过配置不同的参数，我们就可以创建出行为大相径庭的线程池，这就是线程池高度灵活性的基础。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), handler);
}

一、线程池

线程池的工作主要是控制运行的线程数量，把大于线程池线程数量的线程放到队列中，等到线程池有空闲线程，再从队列取出任务来执行

线程池优点：

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造成的消耗
2. 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
3. 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

二、创建线程池三种方式

1.Excutors.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

2.Excutors.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创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值都设置为1，它使用的LinkedBlockingQueue

3.Excutors.newCachedThreadPool()

创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超出处理需要，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，多余的空闲线程的存活时间60秒

三、线程池使用

1.ThreadPoolExecutor

线程池都是通过ThreadPoolExecutor实现的

继承关系图：

2.线程池使用

public class PoolTest {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
//        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
//        ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();
        try{
            for (int i = 0 ; i < 5; i++){
                threadPool.submit(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                });
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            threadPool.shutdown();
        }
    }

}

结果：

四、线程池7大参数

1.corePoolSize：线程池中的常驻核心线程数

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；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

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，默认情况下，只有当线程池大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize

4.unit：keepAliveTime的单位

5.workQueue：任务队列，被提交单尚未被执行的任务

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）时， 如何来拒绝请求执行的runnable的策略

五、线程池底层工作原理

1.在创建线程池后，等待提交过来的任务请求

2.当调用execute()方法添加一个请求任务时，线程池会做以下判断

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；

如果正在运行的线程数据大于或等于corePoolSize，那么这个任务放到队列；

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执行这个任务；

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

3.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

4.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，所以线程池所有任务完成后它最终会收缩到corePoolSize的大小

六、JDK内置的拒绝策略

拒绝策略，等待队列已经排满了，再也塞不下新任务了，同时，线程池中的max线程也到到了，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

内置拒绝策略均实现了RejectedExecutionHandler接口

AbortPolicy(默认)：直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行

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

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

DiscardPolicy：直接丢弃任务，不予任务处理也不抛弃异常，如果允许任务丢失，这是最好的一种方案

七、自定义线程池

因为newFixedThreadPool、newSingleThreadExecutor使用的是new LinkedBlockingQueue<>()无限长度队列，newCachedThreadPool将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，在实际生产中可能会出现问题

可以用ThreadPoolExecutor自定义线程池

public class MyThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                1L,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());

        try {
            for(int i = 0; i < 10; i++){
                int temp = i;
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 执行任务:" + temp);
                });
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            threadPool.shutdown();
        }
    }

}

结果：

因为要处理的线程10个，自定义线程设置corePoolSize=2，maximumPoolSize=5，workQueue大小为3，最多线程池有8个线程，再来线程便会启动拒绝策略，拒绝策略DiscardOldestPolicy，所有会抛弃队列中等待最久的任务

成功执行了8个任务，丢失了2个任务

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