本文總結一下執行緒池是怎麼回事，分以下幾個部分，對哪個部分感興趣，可以直接跳到對應的章節
第一部分：執行緒池類的結構介紹
第二部分：執行緒池的使用
第三部分：執行緒池的建立流程
第四部分：執行緒池的應用場景
第五部分：執行緒池相關的面試題
第一部分：執行緒池類的結構
執行緒池存在於Java的併發包J.U.C中，執行緒池可以根據專案靈活控制併發的數目，避免頻繁的建立和銷燬執行緒，達到執行緒物件的重用。
下面是執行緒池的類圖：
1、 介面Executor
介面Executor中，只有一個方法，為execute()
2、 介面ExecutorService，繼承自Executor
幾個重要的方法：
(1) 關閉執行緒池的方法，有兩種
一個ExecutorService(J.U.C)可以關閉，這將導致它拒絕新的任務。 ExecutorService的兩種關閉執行緒池的方式，shutdown和shutdownNow方法：
① shutdown()：拒收新的任務，立馬關閉正在執行的任務，可能會引起報錯，需要異常捕獲
② shutdownNow()：拒收新的任務，等待任務執行完畢，要確保任務裡不會有永久等待阻塞的邏輯，否則會導致執行緒關閉不了
③ 不是馬上關閉，要想等待執行緒池關閉，還需要呼叫waitFermination來阻塞等待
④ 還有一些業務場景下，需要知道執行緒池中的任務是否全部執行完成，當我們關閉執行緒池之後，可以用isTerminated來判斷所有的執行緒是否執行完成，千萬不要用isShutdown， 它只是返回你是否呼叫過shutdown的結果
(2) submit()方法
方法submit延伸的方法Executor.execute(Runnable)通過建立並返回一個Future可用於取消執行和/或等待完成。submit()與execute()的一個區別是submit()有返回值，並且能夠處理 異常
3、 Executors(J.U.C)，提供了6個靜態方法，分別建立6種不同的執行緒池，六大靜態方法 內部都是直接或間接呼叫ThreadPoolExecutor類的構造方法建立執行緒池物件，這六個靜態方法 本身是沒有技術含量的。
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Executors(類) |
Executors靜態方法 |
實現類 |
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newCachedThreadPool |
ThreadPoolExecutor |
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newFixedThreadPool |
ThreadPoolExecutor |
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newSingleThreadExecutor |
ThreadPoolExecutor |
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newScheduledThreadPool |
ScheduledThreadPoolExecutor |
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newSingleThreadScheduledExecutor |
ScheduledThreadPoolExecutor |
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newWorkStealingPool |
ForkJoinPool |
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Executor(介面)：只有一個方法execute() |
||
下面介紹常用的四種：
(1)FixedThreadPool
FixedThreadPool的特點：固定池子中執行緒的個數。使用靜態方法newFixedThreadPool()建立執行緒池的時候指定執行緒池個數。
(2)CachedThreadPool（彈性快取執行緒池）
CachedThreadPool的特點：用newCachedThreadPool()方法建立該執行緒池物件， 建立之初裡面一個執行緒都沒有，當execute方法或submit方法向執行緒池提交任務時， 會自動新建執行緒；如果執行緒池中有空餘執行緒，則不會新建；這種執行緒池一般最多情況可 以容納幾萬個執行緒，裡面的執行緒空餘60s會被回收。
(3)SingleThreadPool（單執行緒執行緒池）
SingleThreadPool的特點：池中只有一個執行緒，如果扔5個任務進來，那麼有4個任務將排隊；作用是保證任務的順序執行。
(4)ScheduledThreadpool（定時器執行緒池）
注意：要用ScheduledExecutorService去建立ScheduledThreadpool，如果用Executor去引用，就只能呼叫Executor介面中定義的方法；如果用ExecutorService介面去引用，就只能呼叫ExecutorService介面中定義的方法，無法使用ScheduledExecutorService介面中新增的方法，那麼也就失去了這種執行緒池的意義
第二部分：執行緒池的使用
第一種方式，構建一個執行緒池
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
第二種方式，使用ThreadPoolExecutor構建一個執行緒池
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class test {
public static void main(String args[]) {
ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(5,10,
10,TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));
executorService.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("開始執行執行緒池中的任務");
}
});
}
}
如果只是簡單的想要改變執行緒名稱的字首的話可以自定義ThreadFactory來實現，在Executors.new…中有一個ThreadFactory的引數，如果沒有指定則用的是DefaultThreadFactory。
第三種方式，使用工具來建立執行緒池，Apache的guava中ThreadFactoryBuilder()來建立執行緒池，不僅可以避免OOM問題，還可以自定義執行緒名稱，方便出錯時溯源
第三部分：執行緒池的流程梳理
1、執行緒池的引數
(1) corePoolSize：核心執行緒數的大小
(2) maximumPoolSize：最大執行緒數的大小
(3) keepAliveTime：執行緒的空閒時間
(4) TimeUnit：空閒時間的單位
(5) workQueue：阻塞佇列
(6) threadFactory：執行緒工廠
(7) Handler：拒絕策略
引數的詳細說明：
(1) corePoolSize：池子裡的執行緒數的大小，設定allowCoreThreadTimeOut(true)使核心執行緒數內的執行緒也可以被回收
(2) maximumPoolSize：當池子裡的執行緒數達到核心執行緒數的大小，佇列也滿了，可以繼續建立的執行緒，直到執行緒數達到maximumPoolSize
(3) keepAliveTime：執行緒的空閒時間，是跟核心執行緒數和最大執行緒數之間的執行緒相關，這部分執行緒，當到達規定的空閒時間還沒有獲取到任務，則會被回收
(4) TimeUnit：空閒時間的單位
(5) workQueue：預設支援4種阻塞佇列
①ArrayBlockingQueue，基於陣列的有界阻塞佇列，按FIFO排序。新任務進來後，會放到該佇列的隊尾，有界的陣列可以防止資源耗盡問題。
②LinkedBlockingQuene，基於連結串列的無界阻塞佇列（其實最大容量為Interger.MAX），按照FIFO排序。由於該佇列的近似無界性，當執行緒池中執行緒數量達到corePoolSize 後，再有新任務進來，會一直存入該佇列，而不會去建立新執行緒直到maxPoolSize，因此使用該工作佇列時，引數maxPoolSize其實是不起作用的。
③SynchronousQuene，一個不快取任務的阻塞佇列，生產者放入一個任務必須等到消費者取出這個任務。也就是說新任務進來時，不會快取，而是直接被排程執行該任務， 如果沒有可用執行緒，則建立新執行緒，如果執行緒數量達到maxPoolSize，則執行拒絕策略。
④PriorityBlockingQueue，具有優先順序的無界阻塞佇列，優先順序通過引數Comparator實現。
(6) threadFactory：執行緒工廠，用來建立一個新執行緒時使用的工廠，可以用來設定執行緒名，是否為daemon執行緒等
(7) Handler：拒絕策略
①CallerRunsPolicy(直接拒絕任務)，該策略下，在呼叫者執行緒中直接執行被拒絕任務的run方法，除非執行緒池已經shutdown，則直接拋棄任務。
②AbortPolicy(直接丟棄任務，並拋異常)，該策略下，直接丟棄任務，並丟擲RejectedExecutionException異常。
③DiscardPolicy(直接丟棄任務，什麼都不做)，該策略下，直接丟棄任務，什麼都不做。
④DiscardOldestPolicy(嘗試新增新任務)，該策略下，拋棄進入佇列最早的那個任務，然後嘗試把這次拒絕的任務放入佇列
2、執行緒池的執行過程
(1) 剛開始執行時，執行緒池是空的
(2) 一個任務進來，檢查池中的執行緒數量，是否達到corePoolSize，如果沒有達到，則建立執行緒，執行任務
(3) 任務執行完成之後，執行緒不會銷燬，而是阻塞的等待下一個任務
(4) 又進來一個任務，不是直接使用阻塞的執行緒，而是檢查執行緒池中的執行緒數大小，是否達到corePoolSize，如果沒有達到，則繼續建立新的執行緒，來執行新的任務，如此往復， 直到執行緒池中的執行緒數達到corePoolSize，此時停止建立新的執行緒
(5) 此時，又來新的任務，會選擇執行緒池中阻塞等待的執行緒來執行任務，有一個任務進來，喚醒一個執行緒來執行這個任務，處理完之後，再次阻塞，嘗試在workQueue上獲取下一 個任務，如果執行緒池中沒有可喚醒的執行緒，則任務進入workQueue，排隊等待
(6) 如果佇列是無界佇列，比如LinkedBlockingQueue，預設最大容量為Integer.MAX，接近於無界，可用無限制的接收任務，如果佇列是有界佇列，比如ArrayBlockingQueue，可限定佇列大小，當執行緒池中的執行緒來不及處理，然後，所有的任務都進入佇列，佇列的任務數也達到限定大小，此時，再來新的任務，就會入隊失敗，然後，就會再次嘗試線上程池裡建立執行緒，直到執行緒數達到maximumPoolSize，停止建立執行緒
(7)此時，佇列滿了，新的任務無法入隊，建立的執行緒數也達到了maximumPoolSize，無法再建立新的執行緒，此時，就會reject掉，使用拒絕策略RejectedExecutionHandler，不讓繼續提交任務，預設的是AbortPolicy策略，拒絕，並丟擲異常
(8) 超出corePoolSize數建立的那部分執行緒，是跟空閒時間keepAliveTime相關的，如果超過keepAliveTime時間還獲取不到任務，執行緒會被銷燬，自動釋放掉
第四部分：執行緒池的應用場景
1、newSingleThreadExecutor：一個單執行緒的執行緒池，可以用於需要保證順序執行的場景，並且只有一個執行緒在執行。
2、newFixedThreadPool：一個固定大小的執行緒池，可以用於已知併發壓力的情況下，對執行緒數做限制。
3、newCachedThreadPool：一個可以無限擴大的執行緒池，比較適合處理執行時間比較小的任務。
4、newScheduledThreadPool：可以延時啟動，定時啟動的執行緒池，適用於需要多個後臺執行緒執行週期任務的場景。
5、newWorkStealingPool：一個擁有多個任務佇列的執行緒池，可以減少連線數，建立當前可用cpu數量的執行緒來並行執行。
執行緒池的實際業務場景：執行緒池適合單系統的大量的非同步任務處理，比如傳送簡訊、儲存日誌。
第五部分：執行緒池相關的面試題
1、為什麼使用執行緒池，執行緒池有什麼作用？
執行緒池，就是一個池子，存放指定數量的執行緒來執行任務，處理完任務的執行緒不進行回收，而是阻塞等待下一個任務，避免了頻繁的建立和銷燬執行緒，達到了執行緒的重用。
2、如何建立一個執行緒池？
最常用的，使用ThreadPoolExecutor實現類來建立執行緒池
3、如何關閉一個執行緒池？
ExecutorService提供了兩種方法來關閉執行緒池，shutdown()和shutdownNow()
(1) shutdown：拒收新的任務，立馬關閉正在執行的任務，可能會引起報錯，需要異常捕獲
(2) shutdownNow：拒收新的任務，等待任務執行完畢，要確保任務裡不會有永久等待阻塞的邏輯，否則會導致執行緒關閉不了
不是馬上關閉，要想等待執行緒池關閉，還需要呼叫waitFermination來阻塞等待
還有一些業務場景下，需要知道執行緒池中的任務是否全部執行完成，當我們關閉執行緒池之後，可以用isTerminated來判斷所有的執行緒是否執行完成，千萬不要用isShutdown，它只 是返回你是否呼叫過shutdown的結果
4、submit()和execute()方法的區別？
execute()方法在Executor()介面中，且是介面中唯一的方法
submit()方法在ExecutorService中，ExecutorService介面繼承Executor 介面
execute()方法，開啟執行緒執行池中的任務
submit()方法，也可以做到execute()的作用，它還可以返回執行結果，它的 功能是提交指定的任務去執行並且返回Future物件(即執行的結果)
submit()和execute()的區別：
1) 接收的引數不一樣
2) submit()方法有返回值Future，而execute()方法沒有返回值
3) submit()方法方便處理Exception異常，意思就是，你在task裡會丟擲checked或者unchecked exception， 而又希望外面的呼叫者能夠感知這些exception並作出及時的處理，用 submit，通過捕獲Future.get丟擲的異常
5、為什麼不建議使用Executors建立執行緒，而使用ThreadPoolExecutor實現類來建立執行緒？
Executors中FixedThreadPool使用的是LinkedBlockingQueue佇列，近乎於無界，佇列大小預設為Integer.MAX_VALUE，幾乎可以無限制的放任務到佇列中，執行緒池中數量是固定的，當執行緒池中執行緒數量達到corePoolSize，不會再建立新的執行緒，所有任務都會入隊到workQueue中，執行緒從workQueue中獲取任務，但這個佇列幾乎永遠不會滿，只要佇列不滿，就不會再去建立新的執行緒，就跟maximumPoolSize和keepAliveTime沒有關係，此時，如果執行緒池中的執行緒處理任務的時間特別長，導致無法處理新的任務，佇列中的任務就會不斷的積壓，這個過程，會導致機器的記憶體使用不停的飆升，極端情況下會導致JVM OOM，系統就掛了。
總結：Executors中FixedThreadPool指定使用無界佇列LinkedBlockingQueue會導致記憶體溢位，所以，最好使用ThreadPoolExecutor自定義執行緒池
換一種問法：執行緒池中，無界佇列導致的記憶體飆升問題，同上
6、執行緒池如何調優
(1)首先，根據不同的需求選擇執行緒池，如果需要單執行緒順序執行，使用SingleThreadExecutor，如果已知併發壓力，使用FixedThreadPool，固定執行緒數的大小，執行時間小的任務，可以使用CachedThreadPool，建立可快取的執行緒池，可以無限擴大執行緒池，可以靈活回收空閒執行緒，最多可容納幾萬個執行緒，執行緒空餘60s會被回收，需要後臺執行週期任務的，可以使用ScheduledThreadPool，可以延時啟動和定時啟動執行緒池，
(2)如何確認執行緒池的最大執行緒數目，分CPU密集型和IO密集型，如果是CPU密集型或計算密集型，因為CPU的利用率高，核心執行緒數可設定為n(核數)+1，如果是IO密集型，CPU利用率不高，可多給幾個執行緒數，來進行工作，核心執行緒數可設定為2n(核數)