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为什么要使用线程池？

反复创建线程系统开销比较大,而且每个线程的创建和销毁都需要时间,如果任务比较简单,那么有可能导致线程的创建和销毁占用的资源超过执行任务所消耗的资源.

如果当要执行的任务比较多时,每个线程负责一个任务,那么需要创建很多线程去执行任务,过多的线程会占用过多的内存资源等,还会带来上下文切换,同时还会导致系统不稳定.

线程池好处

线程池解决了线程生命周期的系统开销问题,线程池中的线程可以反复使用,可以用少量的线程去执行大量的任务,减少了线程创建和销毁的开销,而且线程都是创建好的,来任务就可以执行.

通过设置合适的线程池的线程数,可以避免资源使用不当,线程池可以通过线程数和任务灵活的控制线程数量,任务多的时候可以继续创建线程,任务少的时候只保留核心线程,这样可以避免系统资源浪费和线程过多导致内存溢出.

线程池可以统一管理资源,通过线程书和任务队列,可以统一开始和结束,并设置相关的拒绝策略.

介绍线程池各个参数含义

corePoolSize:核心线程数,常驻线程池的线程数量

maxPoolSize:线程池最大线程数量,当任务特别多的时候,corePoolSize线程数量无法满足需求的时候,就会继续创建线程,最大不超过maxPoolSize.

KeepAliveTime+时间单位:空闲线程的存活时间

ThreadFactory:线程工厂,用来创建线程

WorkQueue:任务队列,用来存放任务

Handler:处理被拒绝的策略

线程池处理任务流程图:

如上图所示,流程如下:

当提交任务后,,线程池首先会检查当前线程数,如果当前线程数小于核心线程数,则新建线程并执行任务.

随着任务不断增加,线程数达到了核心线程数的数量,此时任务依然在增加,那么新来的任务将会放到workQueue等待队列中,等核心线程执行完任务后重新从队列中提取出等待被执行的任务

如果已经达到了核心线程数,且任务队列也满了,则线程池就会继续创建线程来执行任务,如果任务不断提交,线程池会持续创建线程直到达到maximumPoolSize最大线程数,当达到了最大线程数后,任务仍不断提交,那么此时就超过了线程池的最大处理能力,这个时候线程池就会拒绝处理这些任务,处理策略就是handler.

corePoolSize和maximumPoolSize：

从上面的流程中可以看出,线程池初始化时,默认的线程数是0,当有任务提交后,开始创建核心线程去执行任务,当线程数达到核心线程数时且任务队列满了后,开始创建非核心线程执行任务,最大可以达到maximumPoolSize,如果这是任务不提交了,线程开始空闲,那么默认情况下大于corePoolSize的线程在超过设置的KeepAliveTime时间后会被合理的收回,所以默认情况下,线程池中的线程数量处于corePoolSize和maximumPoolSize之间.KeepAliveTime+时间单位：

默认情况下,当线程池中的数量多于核心线程数时,而此时有没有任务可做,那么线程池就会检测线程的KeepAliveTime,如果超过了规定的时间,则无事可做的线程就会被销毁,以便减少内存的占用和资源消耗,如果后期任务又多了起来,则线程池根据规则重新创建线程,通过这个可伸缩的功能,可以实现对资源的合理使用,我们可以通过setKeepAliveTime设置keepAliveTime时间,还可以通过设置allowCoreThreadTimeOut参数,这个参数默认是false,如果设置成ture,则会给核心线程数设置超时等待时间, 如果超过时间了核心线程就会销毁.ThreadFactory：

ThreadFactory是一个线程工厂,负责生产线程去执行任务,默认的线程工厂,创建的线程会在同一个线程组,并且拥有一样的优先级,且都不是守护线程,我们也可自定义线程工厂,以便给线程自定义名字.workQueue：

阻塞队列,用来存放任务,我们主要分析一下5种阻塞队列:

handler：

拒绝策略是当线程池中任务达到了队列最大容量,且线程数量也达到了最大maxPoolSize的时候,如果继续有新任务来了,则执行这个拒绝策略来处理新来的任务,jdk提供4种拒绝策略,它们都实现了RejectedExecutionHandler接口:CallRunsPolicy:该策略下,在调用者线程中直接执行被拒绝任务的run方法,就是谁提交的任务,谁负责执行任务,这样任务不会丢失,而且执行任务比较费时,那么提交任务的线程也会被占用,就可以减缓任务提交速度.

除此之外，我们还可以通过实现 RejectedExecutionHandler 接口来实现自己的拒绝策略,在接口中我们需要实现rejectedExecution方法,在rejectedExecution方法中,执行例如暂存任务、重新执行等自定义拒绝策略.

FixedThreadPool

这个线程池的核心线程数和最大线程数是一样的,所以可以看作是固定线程数的线程池,特点是当线程达到核心线程数后,如果任务队列满了,也不会创建额外的非核心线程去执行任务,而是执行拒绝策略.

CachedThreadPool

这个线程池叫做缓存线程池,特点是线程数几乎是可以无限增加的(最大值是Integer.MAX_VALUE,基本不会达到),当线程闲置时还可以进行回收,而且它采用的存储任务的队列是SynchronousQueue队列,队列容量是0,实际不存储任务,只负责对任务的中转和传递,所以来一个任务线程池就看是否有空闲的线程,有的话就用空闲的线程去执行任务,否则就创建一个线程去执行,效率比较高.

ScheduledThreadPool

通过这个线程池的名字可以看出,它支持定时或者周期性执行任务,实现这种功能的方法主要有三种:

第一种是schedule,通过延迟指定时间后执行一次任务,代码中设置的是10秒,所以10秒后执行一次任务就结束.第二种是scheduleAtFixedRate,通过名称我们可以看出,第二种是以固定频率去执行任务,它的第二个参数initialDelay表示第一次延迟时间,第三个参数period表示周期,总体按照上面的代码意思就是,第一次延迟10秒后执行任务,然后,每次延迟10秒执行一次任务.第三种方法是scheduleWithFixeddelay这种与第二种方法类似,也是周期执行任务,不同的是对周期的定义,之前的scheduleAtFixedRate是以任务的开始时间为起点开始计时,时间到了就开始执行第二次任务,而不管任务需要多久执行,而scheduleWithFixeddelay是以任务结束的时间作为下一次循环开始的时间起点.

SingleThreadExecutor

第四种线程池中只有一个线程去执行任务,如果执行任务过程中发生了异常,则线程池会创建一个新线程来执行后续任务,这个线程因为只有一个线程,所以可以保证任务执行的有序性.

SingleThreadScheduleExecutor

这个线程池它和ScheduledThreadPool很相似,只不过它的内部也只有一个线程,他只是将核心线程数设置为了1,如果执行期间发生异常,同样会创建一个新线程去执行任务.

ForkJoinPool

最后一种线程池是ForkJoinPool,这个线程池是来支持将一个任务拆分成多个“小任务”并行计算，这个线程池是在jdk1.7之后加入的,它主要用于实现“分而治之”的算法，特别是分治之后递归调用的函数，这里只是对ForkJoinPool做了一个简单的介绍,我们先来介绍一下ForkJoinPool和之前的线程池主要的两个特点。

第一点是fork和join:

我们现来看看fork和join的含义，fork就是将任务分解成多个子任务，多个子任务互相独立，不受影响，执行的时候可以利用 CPU 的多核优势，并行计算，计算完成后各个子任务在调用join方法进行结果汇总，第一步是拆分也就是 Fork，第二步是汇总也就是 Join，我们通过下图来理解：我们通过举例斐波那契数列来展示这个线程池的使用。

1.首先我们创建任务类FibonacciTask继承RecursiveTask类，重写compute方法。其中的ForkJoinTask代表一个可以并行、合并的任务，ForkJoinTask是一个抽象类，它还有两个抽象子类：RecusiveAction和RecusiveTask。其中RecusiveTask代表有返回值的任务，而RecusiveAction代表没有返回值的任务，

2.我们在compute方法中实现斐波那契数列计算并获取返回值。

3.在main方法中创建ForkJoinPool，并调用线程池的submit(ForkJoinTasktask)方法，通过获取返回的task.get()方法获取计算的返回值。

任务类：FibonacciTask