并发编程--线程池

Java 中提供的线程池 Api

Executors 里面提供了几个线程池的工厂方法，使用Executors 的工厂方法，就能够使用线程池：
newFixedThreadPool：该方法返回一个固定数量的线程池，线程数不变，当有一个任务提交时，若线程池中空闲，则当即执行，若没有，则会被暂缓在一个任务队列中，等待有空闲的线程去执行。
newSingleThreadExecutor: 建立一个线程的线程池，若空闲则执行，若没有空闲线程则暂缓在任务队列中。
newCachedThreadPool：返回一个可根据实际状况调整线程个数的线程池，不限制最大线程数量，若用空闲的线程则执行任务，若无任务则不建立线程。而且每个空闲线程会在 60 秒后自动回收
newScheduledThreadPool: 建立一个能够指定线程的数量的线程池，可是这个线程池还带有延迟和周期性执行任务的功能，相似定时器。数组

public ThreadPoolExecutor (int corePoolSize,                    //核心线程数量 
			   int maximumPoolSize,                 //最大线程数  
			   long keepAliveTime,                  // 超时时间,超出核心线程数量之外的线程空余存活时间  
			   TimeUnit unit,                       // 存活时间单位  
			   BlockingQueue<Runnable> workQueue,   // 保存执行任务的队列  
			   ThreadFactory threadFactory,         // 建立新线程使用的工厂  
			   RejectedExecutionHandler handler     // 当任务没法执行的时候的处理方式)

线程池原理分析(FixedThreadPool)

拒绝策略

当核心线程数等于设置的核心线程数，任务队列已满，非核心线程数已经等于达到最大线程数量，拒绝任务。缓存

AbortPolicy：直接抛出异常，默认策略；
CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来执行任务；
DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中靠最前的任务，并执行当前任务；
DiscardPolicy：直接丢弃任务；
根据应用场景实现 RejectedExecutionHandler 接口，自定义饱和策略，如记录日志或持久化存储不能处理的任务

线程池的大小

CPU 密集型，主要是执行计算任务，响应时间很快，cpu 一直在运行，这种任务 cpu的利用率很高，那么线程数的配置应该根据 CPU 核心数来决定，CPU 核心数=最大同时执行线程数，假如 CPU 核心数为 4，那么服务器最多能同时执行 4 个线程。过多的线程会致使上下文切换反而使得效率下降。
线程池的最大线程数能够配置为 cpu 核心数+1 IO 密集型，主要是进行 IO 操做，执行 IO 操做的时间较长，这时 cpu 出于空闲状态，致使 cpu 的利用率不高，这种状况下能够增长线程池的大小。这种状况下能够结合线程的等待时长来作判断，等待时间越高，那么线程数也相对越多。通常能够配置 cpu 核心数的 2 倍。
公式：线程池设定最佳线程数目 = （（线程池设定的线程等待时间+线程 CPU 时间）/线程 CPU 时间）* CPU 数目
这个公式的线程 cpu 时间是预估的程序单个线程在 cpu 上运行的时间服务器

线程初始化

默认状况下，建立线程池以后，线程池中是没有线程的，须要提交任务以后才会建立线程。在实际中若是须要线程池建立以后当即建立线程，能够经过如下两个方法办到：
prestartCoreThread()：初始化一个核心线程；
prestartAllCoreThreads()：初始化全部核心线程
ThreadPoolExecutor tpe=(ThreadPoolExecutor)service;
tpe.prestartAllCoreThreads();函数

线程池的关闭

ThreadPoolExecutor 提供了两个方法，用于线程池的关闭，分别是shutdown()和shutdownNow() shutdown()：不会当即终止线程池，而是要等全部任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但不再会接受新的任务 shutdownNow()：当即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，而且清空任务缓存队列，返回还没有执行的任务线程

线程池容量的动态调整

ThreadPoolExecutor 提供了动态调整线程池容量大小的方法： setCorePoolSize() 和setMaximumPoolSize()
setCorePoolSize：设置核心池大小
setMaximumPoolSize：设置线程池最大能建立的线程数目大小
任务缓存队列及排队策略
任务缓存队列，即 workQueue，用来存放等待执行的任务。
workQueue 的类型为 BlockingQueue，一般能够取下面三种类型：rest

ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列建立时必须指定大小；
LinkedBlockingQueue：基于链表的先进先出队列，若是建立时没有指定此队列大小，则默认为 Integer.MAX_VALUE；
SynchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。

线程池的监控

线程池提供了相应的扩展方法，咱们经过重写线程池的 beforeExecute、afterExecute 和 shutdown 等方式就能够实现对线程的监控日志

Callable/Future

线程池的执行任务有两种方法，一种是 submit、一种是 execute；code

execute 和 submit 区别

execute	submit
只能够接收一个 Runnable 的参数	能够接收 Runable 和 Callable 这两种类型的参数
execute 若是出现异常会抛出	调用不会抛异常，除非调用 Future.get
execute 没有返回值	若是传入一个 Callable，能够获得一个 Future 的返回值

Callable/Future 原理分析

Callable 是一个函数式接口，里面就只有一个 call 方法。 Future 提供了get() get 方法就是阻塞获取线程执行结果，这里主要作了两个事情blog

判断当前的状态，若是状态小于等于 COMPLETING，表示 FutureTask 任务尚未完结，因此调用 awaitDone 方法，让当前线程等待。
report 返回结果值或者抛出异常

public V get() throws InterruptedException, ExecutionException
{
	int s = state;
	if ( s <= COMPLETING )
		s = awaitDone( false, 0L );
	return(report( s ) );
}

awaitDone 若是当前的结果尚未被执行完，把当前线程线程和插入到等待队列接口

run 方法执行完成以后唤醒阻塞线程，响应结果

AbstractExecutorService.submit

调用抽象类中的 submit 方法，这里其实相对于 execute 方法来讲，只多作了一步操做，就是封装了一个 RunnableFuture

public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
 if (task == null) throw new NullPointerException();
 RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
 execute(ftask);
 return ftask;
}

ThreadpoolExecutor.execute

调用 execute 方法，经过 worker 线程来调用过 ftask 的run 方法。而这个 ftask 其实就是 FutureTask 里面最终实现的逻辑