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執行緒池的基本思想是一種物件池，在程式啟動時就開闢一塊記憶體空間，裡面存放了眾多(未死亡)的執行緒，池中執行緒執行排程由池管理器來處理。當有執行緒任務時，從池中取一個，執行完成後執行緒物件歸池，這樣可以避免反覆建立執行緒物件所帶來的效能開銷，節省了系統的資源。

# 一. 使用執行緒池的好處

**降低資源消耗**：透過重複利用已建立的執行緒降低執行緒建立和銷燬造成的消耗(每個執行緒需要大約1MB記憶體，執行緒開的越多，消耗的記憶體也就越大，最後當機)。；

**提高響應速度**：當任務到達時，任務可以不需要等到執行緒建立就能立即執行；

**提高執行緒的可管理性**：執行緒是稀缺資源，如果無限制的建立，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，使用執行緒池可以進行統一的分配，調優和監控。

**對執行緒進行一些簡單的管理**，比如：延時執行、定時迴圈執行的策略等，運用執行緒池都能進行很好的實現

**一個執行緒池包括以下四個基本組成部分**：

- 執行緒池管理器（ThreadPool）：用於建立並管理執行緒池，包括 建立執行緒池，銷燬執行緒池，新增新任務；
- 工作執行緒（WorkThread）：執行緒池中執行緒，在沒有任務時處於等待狀態，可以迴圈的執行任務；
- 任務介面（Task）：每個任務必須實現的介面，以供工作執行緒排程任務的執行，它主要規定了任務的入口，任務執行完後的收尾工作，任務的執行狀態等；
- 任務佇列（taskQueue）：用於存放沒有處理的任務。提供一種緩衝機制。

# 二. ThreadPoolExecutor類

講到執行緒池，要重點介紹java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor類，ThreadPoolExecutor是執行緒池中最核心的一個類。

我們可以透過ThreadPoolExecutor來建立一個執行緒池
```
new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize,keepAliveTime, 
milliseconds,runnableTaskQueue, threadFactory,handler);
```
- **corePoolSize（執行緒池的基本大小）**：當提交一個任務到執行緒池時，執行緒池會建立一個執行緒來執行任務，即使其他空閒的基本執行緒能夠執行新任務也會建立執行緒，等到需要執行的任務數大於執行緒池基本大小時就不再建立。如果呼叫了執行緒池的prestartAllCoreThreads方法，執行緒池會提前建立並啟動所有基本執行緒。

- **maximumPoolSize（執行緒池最大大小）**：執行緒池允許建立的最大執行緒數。如果佇列滿了，並且已建立的執行緒數小於最大執行緒數，則執行緒池會再建立新的執行緒執行任務。值得注意的是如果使用了無界的任務佇列這個引數就沒什麼效果。

- **runnableTaskQueue（任務佇列）**：用於儲存等待執行的任務的阻塞佇列。

- **ThreadFactory**：用於設定建立執行緒的工廠，可以透過執行緒工廠給每個建立出來的執行緒設定更有意義的名字，Debug和定位問題時非常又幫助。

- **RejectedExecutionHandler（拒絕策略）**：當佇列和執行緒池都滿了，說明執行緒池處於飽和狀態，那麼必須採取一種策略處理提交的新任務。這個策略預設情況下是AbortPolicy，表示無法處理新任務時丟擲異常。以下是JDK1.5提供的四種策略。n AbortPolicy：直接丟擲異常。

- **keepAliveTime（執行緒活動保持時間）**：執行緒池的工作執行緒空閒後，保持存活的時間。所以如果任務很多，並且每個任務執行的時間比較短，可以調大這個時間，提高執行緒的利用率。

- **TimeUnit（執行緒活動保持時間的單位）**：可選的單位有天（DAYS），小時（HOURS），分鐘（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。

**向執行緒池提交任務**

我們可以透過execute()或submit()兩個方法向執行緒池提交任務，不過它們有所不同

- execute()方法沒有返回值，所以無法判斷任務知否被執行緒池執行成功
```
threadsPool.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
    // TODO Auto-generated method stub
   }
});
```
- submit()方法返回一個future,那麼我們可以透過這個future來判斷任務是否執行成功，透過future的get方法來獲取返回值
```
try {
     Object s = future.get();
   } catch (InterruptedException e) {
   // 處理中斷異常
   } catch (ExecutionException e) {
   // 處理無法執行任務異常
   } finally {
   // 關閉執行緒池
   executor.shutdown();
}
```
**執行緒池的關閉**

我們可以透過shutdown()或shutdownNow()方法來關閉執行緒池，不過它們也有所不同

- shutdown的原理是隻是將執行緒池的狀態設定成SHUTDOWN狀態，然後中斷所有沒有正在執行任務的執行緒。
- shutdownNow的原理是遍歷執行緒池中的工作執行緒，然後逐個呼叫執行緒的interrupt方法來中斷執行緒，所以無法響應中斷的任務可能永遠無法終止。shutdownNow會首先將執行緒池的狀態設定成STOP，然後嘗試停止所有的正在執行或暫停任務的執行緒，並返回等待執行任務的列表。

**ThreadPoolExecutor執行的策略**

執行緒數量未達到corePoolSize，則新建一個執行緒(核心執行緒)執行任務

執行緒數量達到了corePools，則將任務移入佇列等待

佇列已滿，新建執行緒(非核心執行緒)執行任務

佇列已滿，匯流排程數又達到了maximumPoolSize，就會由(RejectedExecutionHandler)丟擲異常

**四種拒絕策略**

- ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() 丟擲java.util.concurrent.RejectedExecutionException異常
- ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() 拋棄當前的任務
- ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() 拋棄舊的任務 （佇列中的第一個任務替換為當前新進來的任務執行）
- ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() 重試新增當前的任務，他會自動重複呼叫execute()方法

# 三. Java透過Executors提供四種執行緒池

**1. CachedThreadPool()：可快取執行緒池**。

- 執行緒數無限制
- 有空閒執行緒則複用空閒執行緒，若無空閒執行緒則新建執行緒 一定程式減少頻繁建立/銷燬執行緒，減少系統開銷

CachedThreadPool建立一個可快取執行緒池，如果執行緒池長度超過處理需要，可靈活回收空閒執行緒，若無可回收，則新建執行緒

**2. FixedThreadPool()：定長執行緒池**。

- 可控制執行緒最大併發數（同時執行的執行緒數）
- 超出的執行緒會在佇列中等待
- 如果某個執行緒因為執行異常而結束，那麼執行緒池會補充一個新執行緒。

**3. ScheduledThreadPool()**：

- 定時執行緒池。
- 支援定時及週期性任務執行。

newscheduledThreadPool建立一個定長執行緒池，支援定時及週期性任務執行。延遲執行示例程式碼如下.表示延遲1秒後每3秒執行一次
```
public class ThreadPoolExecutorTest3 {
	public static void main(String[] args) {
		ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
		scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
			public void run() {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
			}
		}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);// 表示延遲1秒後每3秒執行一次
	}
}
```
**4. SingleThreadExecutor()：單執行緒化的執行緒池**。

- 有且僅有一個工作執行緒執行任務
- 所有任務按照指定順序執行，即遵循佇列的入隊出隊規則

newSingleThreadExecutor建立一個單執行緒化的執行緒池，它只會用唯一的工作執行緒來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先順序)執行，如果這個唯一的執行緒因為異常結束，那麼會有一個新的執行緒來替代它。此執行緒池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行

# 四. 執行緒池的監控

透過繼承執行緒池並重寫執行緒池的beforeExecute，afterExecute和terminated方法，我們可以在任務執行前，執行後和執行緒池關閉前幹一些事情。如監控任務的平均執行時間，最大執行時間和最小執行時間等。這幾個方法線上程池裡是空方法。

Java常見知識點彙總（⑭）——執行緒池

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