多線程與併發-線程池-ThreadPoolExecutor

多線程與併發-線程池-ThreadPoolExecutor

概述：
線程池這東西很常見，使用的原因更好的對線程進行管理，就是減少線程創建銷燬的開銷。
雖然有幾個現成的創建方法，但很多公司都不建議使用，而要求一定要通過ThreadPoolExecutor來創建，明確運行規則，指定更合適的參數。
這是一個參數最全的重載方法

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler)

一共有7個參數
corePoolSize，核心線程數
當有任務進來的時候，如果當前線程數未達到corePoolSize個數，則創建核心線程。
特點：

• 當線程數未達到最大值的時候，新任務進來，即時有空閒線程也不會複用，仍然創建新的線程。
• 核心線程一般不會被銷燬，即使處於空閒狀態，但是可以通過allowCoreThreadTimeOut(boolean value) 設置爲 true ，這時核心線程的空閒時間超過keepAliveTime設定的時間時會被銷燬

maximumPoolSize，最大線程池大小
線程池的最大的大小。
當核心線程已滿，並且阻塞隊列已滿時，將判斷當前線程數量是否達到最大值，如果未達到則創建一個非核心線程加入線程池，當線程數量>corePoolSize的時候，如果有線程的空閒時間超過keepAliveTime的時候將被銷燬

keepAliveTime，超時時間
就是上述兩個參數中提到的空閒時間，也就是線程最大空閒時間，默認用於非核心線程，通過 allowCoreThreadTimeOut(boolean value) 方法設置後，也會用於核心線程。（當然線程池中並沒有對線程進行標記是否爲核心線程，當數量超過核心線程數時，任意線程只有空閒時間超過設定值就會被銷燬）。
當設置爲0時，直接銷燬非核心線程
unit，時間單位
這個參數與keepAliveTime是一起的，設定的就是超時時間的時間單位，秒、分、時等。

workQueue，阻塞隊列
當核心線程池沒有空閒時，將把任務任務加入阻塞隊列。這個參數對線程池執行策略有很大影響。
有界隊列：隊列長度有上限，當核心線程已滿時，新任務加入阻塞隊列，阻塞隊列已滿時將根據maximumPoolSize判斷是否創建新的線程加入線程池，當達到最大值時，將根據拒絕策略處理後續的任務。
無界隊列：隊列沒有上限，也就是意味着隊列永遠不會達到上限，也就是說永遠不會創建非核心線程，任務的處理速度有限。同時新來任務可以無限的向隊列中添加。（警惕任務隊列無限堆積的風險）

名稱	是否有界	結構	默認值長度	最大值	備註
ArrayBlockingQueue	有界	數組	初始化指定大小
LinkedBlockingQueue	有界	鏈表	Integer.MAX_VALUE	Integer.MAX_VALUE	出隊和入隊使用兩把鎖來實現
PriorityBlockingQueue	無界	數組，堆	11	Integer.MAX_VALUE-8	支持優先級但不能保證同優先級元素的順序
DelayQueue	無界	PriorityQueue	11		創建元素時可以指定多久才能從隊列中獲取當前元素
LinkedTransferQueue	無界	鏈表			CAS實現
LinkedBlockingDeque	無界	鏈表			雙向阻塞隊列
SynchronousQueue		隊列(公平)，棧(非公平)	0	內部沒有任何存放元素的能力	CAS實現，對本人這有點像生成者消費者中鎖的通信

threadFactory，線程工廠
指定線程池中線程的創建方式，用於實現生成線程的方式、定義線程名格式、是否後臺執行等等，可以用 Executors.defaultThreadFactory() 默認的實現即可，也可以用 Guava 等三方庫提供的方法實現，如果有特殊要求的話可以自己定義。它最重要的地方應該就是定義線程名稱的格式，便於排查問題了吧。（可以把業務請求編號等信息作爲線程名稱）。

handler，拒絕策略
當沒有空閒的線程(線程池達到最大值maximumPoolSize)處理任務，並且等待隊列已滿（當然這隻對有界隊列有效），再有新任務進來的話，就要做一些取捨了，而這個參數就是指定取捨策略的，有下面四種策略可以選擇：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy//直接拋出異常，這是默認策略； 
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy//直接丟棄任務，但是不拋出異常。 
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy//丟棄隊列最前面的任務，然後將新來的任務加入等待隊列
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy//由線程池所在的線程處理該任務，比如在 main 函數中創建線程池，如果執行此策略，將有 main 線程來執行該任務

現有方法創建線程池（不提倡）：
雖然並不提倡用 Executors 中的方法來創建線程池，但還是用他們來講一下幾種線程池的原理。
先看一下一部分源碼（有部分重載方法沒有展示，有threadFactory的參數重載方法）：
newFixedThreadPool

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

newSingleThreadExecutor

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

newCachedThreadPool

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

newScheduledThreadPool
繼承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口實現，週期性任務調度的類實現。關於週期調度的暫不做展開。

以上幾種總結一下：

方法	corePoolSize	maximumPoolSize	keepAliveTime	unit	workQueue	threadFactory	handler
newFixedThreadPool	nThreads	nThreads	0L	TimeUnit.MILLISECONDS	LinkedBlockingQueue	threadFactory
newSingleThreadExecutor	1	1	0L	TimeUnit.MILLISECONDS	LinkedBlockingQueue	threadFactory
newCachedThreadPool	0	Integer.MAX_VALUE	60L	TimeUnit.SECONDS	SynchronousQueue	threadFactory

以上由ThreadPoolExecutor實現，只是參數有所不同。
不推薦使用的原因：

• newFixedThreadPool
  由於使用默認使用的是 LinkedBlockingQueue 作爲等待隊列，這是一個無界隊列，這也是使用它的風險所在，除非你能保證提交的任務不會無節制的增長，否則不要使用無界隊列，這樣有可能造成等待隊列無限增加，造成 OOM。
• newSingleThreadExecutor
  與newFixedThreadPool類似，只是設定了線程池大小爲1，理由同上。
• newCachedThreadPool
  關鍵點就在於它使用 SynchronousQueue 作爲等待隊列，它不會保留任務，新任務進來後，直接創建臨時線程處理，這樣一來，也就容易造成無限制的創建線程，造成 OOM
• newScheduledThreadPool
  計劃型線程池，可以設置固定時間的延時或者定期執行任務，同樣是看線程池中有沒有空閒線程，如果有，直接拿來使用，如果沒有，則新建線程加入池。使用的是 DelayedWorkQueue 作爲等待隊列，這中類型的隊列會保證只有到了指定的延時時間，纔會執行任務