一：什么是线程池
池化技术：减少每次获取资源的消耗，提高对资源的利用率。例如线程池、数据库连接池、Http 连接池等等。
使用线程池的好处：
- 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
- 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
- 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。
二： 实现Runnable接口和Callable接口的区别
Callable接口：会对线程执行结果进行返回或抛出检查异常，需要线程执行结果和异常检测的使用Callable接口，否则使用Runnable接口（代码更简洁）。
Runnable自Java 1.0以来一直存在，但Callable仅在Java 1.5中引入,目的就是为了来处理Runnable不支持的用例。Runnable 接口不会返回结果或抛出检查异常，但是Callable 接口可以。所以，如果任务不需要返回结果或抛出异常推荐使用 Runnable 接口，这样代码看起来会更加简洁。
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
/**
* When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used
* to create a thread, starting the thread causes the object's
* <code>run</code> method to be called in that separately executing
* thread.
* <p>
* The general contract of the method <code>run</code> is that it may
* take any action whatsoever.
*
* @see java.lang.Thread#run()
*/
public abstract void run();
}
...
@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
/**
* Computes a result, or throws an exception if unable to do so.
*
* @return computed result 计算结果
* @throws Exception if unable to compute a result 无法计算结果则抛出异常
*/
V call() throws Exception;
}
...
// FutureTask类 对Callable进行了封装
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
/** The underlying callable; nulled out after running */
private Callable<V> callable;
private static final int NEW = 0;
/**
* Creates a {@code FutureTask} that will, upon running, execute the
* given {@code Callable}.
*
* @param callable the callable task
* @throws NullPointerException if the callable is null
*/
public FutureTask(Callable<V> callable) {
if (callable == null)
throw new NullPointerException();
this.callable = callable;
this.state = NEW; // ensure visibility of callable
}
/**
* Creates a {@code FutureTask} that will, upon running, execute the
* given {@code Runnable}, and arrange that {@code get} will return the
* given result on successful completion.
*
* @param runnable the runnable task
* @param result the result to return on successful completion. If
* you don't need a particular result, consider using
* constructions of the form:
* {@code Future<?> f = new FutureTask<Void>(runnable, null)}
* @throws NullPointerException if the runnable is null
*/
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
this.callable = Executors.callable(runnable, result);
this.state = NEW; // ensure visibility of callable
}
}
三：执行execute()方法和submit()方法的区别是什么呢？
- execute()方法：用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功与否；
- submit()方法：用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个 Future 类型的对象，通过这个 Future 对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过 Future 的 get()方法来获取返回值，get()方法会阻塞当前线程直到任务完成，而使用 get（long timeout，TimeUnit unit）方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回，这时候有可能任务没有执行完。
submit方法：
// AbstractExecutorService 接口中的一个 submit 方法
public Future<?> submit(Runnable task) {
if (task == null) throw new NullPointerException();
RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
execute(ftask);
return ftask;
}
...
protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
return new FutureTask<T>(runnable, value);
}execute方法：
// execute 方法
public void execute(Runnable command) {
...
}四：如何创建线程池
《阿里巴巴Java开发手册》中强制线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式。
Executors 返回线程池对象的弊端如下：
- FixedThreadPool 和 SingleThreadExecutor ： 允许请求的队列长度为 Integer.MAX_VALUE ，可能堆积大量的请求，从而导致OOM。
- CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool ： 允许创建的线程数量为 Integer.MAX_VALUE ，可能会创建大量线程，从而导致OOM。
1：通过Executor 框架的工具类Executors来实现 我们可以创建三种类型的ThreadPoolExecutor：
- FixedThreadPool ： 该方法返回一个固定线程数量的线程池。该线程池中的线程数量始终不变。当有一个新的任务提交时，线程池中若有空闲线程，则立即执行。若没有，则新的任务会被暂存在一个任务队列中，待有线程空闲时，便处理在任务队列中的任务。
- SingleThreadExecutor： 方法返回一个只有一个线程的线程池。若多余一个任务被提交到该线程池，任务会被保存在一个任务队列中，待线程空闲，按先入先出的顺序执行队列中的任务。
- CachedThreadPool： 该方法返回一个可根据实际情况调整线程数量的线程池。线程池的线程数量不确定，但若有空闲线程可以复用，则会优先使用可复用的线程。若所有线程均在工作，又有新的任务提交，则会创建新的线程处理任务。所有线程在当前任务执行完毕后，将返回线程池进行复用。
2:ThreadPoolExecutor 构造方法(全参)：
/**
* Creates a new {@code ThreadPoolExecutor} with the given initial
* parameters and default thread factory.
*
* @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even
* if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
* @param maximumPoolSize the maximum number of threads to allow in the
* pool
* @param keepAliveTime when the number of threads is greater than
* the core, this is the maximum time that excess idle threads
* will wait for new tasks before terminating.
* @param unit the time unit for the {@code keepAliveTime} argument
* @param workQueue the queue to use for holding tasks before they are
* executed. This queue will hold only the {@code Runnable}
* tasks submitted by the {@code execute} method.
* @param handler the handler to use when execution is blocked
* because the thread bounds and queue capacities are reached
* @throws IllegalArgumentException if one of the following holds:<br>
* {@code corePoolSize < 0}<br>
* {@code keepAliveTime < 0}<br>
* {@code maximumPoolSize <= 0}<br>
* {@code maximumPoolSize < corePoolSize}
* @throws NullPointerException if {@code workQueue}
* or {@code handler} is null
*/
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
if (corePoolSize < 0 ||
maximumPoolSize <= 0 ||
maximumPoolSize < corePoolSize ||
keepAliveTime < 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
throw new NullPointerException();
this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
null :
AccessController.getContext();
this.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}重要参数：
corePoolSize：核心线程数（最小同时可运行线程数）
maximumPoolSize：当队列中存放的任务达到队列容量的时候，当前可以同时运行的线程数量变为最大线程数。
workQueue: 当新任务来的时候会先判断当前运行的线程数量是否达到核心线程数，如果达到的话，新任务就会被存放在队列中。
常用参数：
keepAliveTime：当线程池中的线程数量大于 corePoolSize 的时候，如果这时没有新的任务提交，核心线程外的线程不会立即销毁，而是会等待，直到等待的时间超过了 keepAliveTime才会被回收销毁；
unit : keepAliveTime 参数的时间单位。
threadFactory :executor 创建新线程的时候会用到。
handler :饱和策略。
五：ThreadPoolExecutor 饱和策略
当前同时运行的线程数量达到最大线程数量并且队列也已经被放满了时采用的处理方式。
四种饱和策略：
- ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：抛出 RejectedExecutionException来拒绝新任务的处理。
- ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：调用执行自己的线程运行任务。您不会终止请求。但是这种策略会降低对于新任务提交速度，影响程序的整体性能。另外，这个策略喜欢增加队列容量。如果您的应用程序可以承受此延迟并且你不能丢弃任何一个任务请求的话，你可以选择这个策略。
- ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy： 不处理新任务，直接丢弃掉。
- ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy： 此策略将丢弃最早的未处理的任务请求。
六：一个简单的线程池Demo:Runnable+ThreadPoolExecutor
public class DemoTest {
private static int corePoolSize = 5;//核心线程数
private static int maximumPoolSize = 15;//最大线程数
private static long keepAliveTime = 1l;//线程未能获取最大请求时间，超过则销毁
private static BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(100);//线程存放队列
static class MyRunnable implements Runnable {
private String name;
public MyRunnable(String name){
this.name = name;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始--->"+System.currentTimeMillis());
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"结束--->"+System.currentTimeMillis());
}
}
public static void main(String[] args){
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor =
new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,maximumPoolSize,
keepAliveTime, TimeUnit.SECONDS,
workQueue,new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
//线程饱和策略
for (int i = 0; i < 15; i++) {
Runnable myRunnable = new MyRunnable(""+i);
// 线程池中调用线程
threadPoolExecutor.execute(myRunnable);
}
// 终止线程池
threadPoolExecutor.shutdown();
while (!threadPoolExecutor.isTerminated()){
}
System.out.println("Finished all threads");
}
}- corePoolSize: 核心线程数为 5。
- maximumPoolSize ：最大线程数 10
- keepAliveTime : 等待时间为 1L。
- unit: 等待时间的单位为 TimeUnit.SECONDS。
- workQueue：任务队列为 ArrayBlockingQueue，并且容量为 100;
- handler:饱和策略为 CallerRunsPolicy
如何设置核心线程数大小：
- CPU 密集型任务(N+1)： 这种任务消耗的主要是 CPU 资源，可以将线程数设置为 N（CPU 核心数）+1，比 CPU 核心数多出来的一个线程是为了防止线程偶发的缺页中断，或者其它原因导致的任务暂停而带来的影响。一旦任务暂停，CPU 就会处于空闲状态，而在这种情况下多出来的一个线程就可以充分利用 CPU 的空闲时间。
- I/O 密集型任务(2N)： 这种任务应用起来，系统会用大部分的时间来处理 I/O 交互，而线程在处理 I/O 的时间段内不会占用 CPU 来处理，这时就可以将 CPU 交出给其它线程使用。因此在 I/O 密集型任务的应用中，我们可以多配置一些线程，具体的计算方法是 2N
七：线程池原理分析
源码分析如下：
// 存放线程池的运行状态 (runState) 和线程池内有效线程的数量 (workerCount)
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static int workerCountOf(int c) {
return c & CAPACITY;
}
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
public void execute(Runnable command) {
// 如果任务为null，则抛出异常。
if (command == null)
throw new NullPointerException();
// ctl 中保存的线程池当前的一些状态信息
int c = ctl.get();
// 下面会涉及到 3 步 操作
// 1.首先判断当前线程池中之行的任务数量是否小于 corePoolSize
// 如果小于的话，通过addWorker(command, true)新建一个线程，并将任务(command)添加到该线程中；然后，启动该线程从而执行任务。
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
// 2.如果当前之行的任务数量大于等于 corePoolSize 的时候就会走到这里
// 通过 isRunning 方法判断线程池状态，线程池处于 RUNNING 状态才会被并且队列可以加入任务，该任务才会被加入进去
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
// 再次获取线程池状态，如果线程池状态不是 RUNNING 状态就需要从任务队列中移除任务，并尝试判断线程是否全部执行完毕。同时执行拒绝策略。
if (!isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
// 如果当前线程池为空就新创建一个线程并执行。
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
//3. 通过addWorker(command, false)新建一个线程，并将任务(command)添加到该线程中；然后，启动该线程从而执行任务。
//如果addWorker(command, false)执行失败，则通过reject()执行相应的拒绝策略的内容。
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}八：几种常见的线程池详解
FixedThreadPool 可重用固定线程数的线程池
- 如果当前运行的线程数小于 corePoolSize， 如果再来新任务的话，就创建新的线程来执行任务；
- 当前运行的线程数等于 corePoolSize 后， 如果再来新任务的话，会将任务加入 LinkedBlockingQueue；
- 线程池中的线程执行完 手头的任务后，会在循环中反复从 LinkedBlockingQueue 中获取任务来执行；
缺点：
FixedThreadPool 使用无界队列 LinkedBlockingQueue（队列的容量为 Intger.MAX_VALUE）作为线程池的工作队列会对线程池带来如下影响 ：
- 当线程池中的线程数达到 corePoolSize 后，新任务将在无界队列中等待，因此线程池中的线程数不会超过 corePoolSize；
- 由于使用无界队列时 maximumPoolSize 将是一个无效参数，因为不可能存在任务队列满的情况。所以，通过创建 FixedThreadPool的源码可以看出创建的 FixedThreadPool 的 corePoolSize 和 maximumPoolSize 被设置为同一个值。
- 由于 1 和 2，使用无界队列时 keepAliveTime 将是一个无效参数；
- 运行中的 FixedThreadPool（未执行 shutdown()或 shutdownNow()）不会拒绝任务，在任务比较多的时候会导致 OOM（内存溢出）。
SingleThreadExecutor 只有一个线程的线程池
SingleThreadExecutor 使用无界队列 LinkedBlockingQueue 作为线程池的工作队列（队列的容量为 Intger.MAX_VALUE）。SingleThreadExecutor 使用无界队列作为线程池的工作队列会对线程池带来的影响与 FixedThreadPool 相同。说简单点就是可能会导致 OOM，
CachedThreadPool 是一个会根据需要创建新线程的线程池
CachedThreadPool允许创建的线程数量为 Integer.MAX_VALUE ，可能会创建大量线程，从而导致 OOM。
ScheduledThreadPool scheduledThreadPoolExecutor 主要用来在给定的延迟后运行任务，或者定期执行任务
ScheduledThreadPoolExecutor 使用的任务队列 DelayQueue（延迟队列） 封装了一个 PriorityQueue，PriorityQueue（优先队列） 会对队列中的任务进行排序，执行所需时间短的放在前面先被执行(ScheduledFutureTask 的 time 变量小的先执行)，如果执行所需时间相同则先提交的任务将被先执行(ScheduledFutureTask 的 squenceNumber 变量小的先执行)。
ScheduledThreadPoolExecutor 和 Timer 的比较：
- Timer 对系统时钟的变化敏感，ScheduledThreadPoolExecutor不是；
- Timer 只有一个执行线程，因此长时间运行的任务可以延迟其他任务。 ScheduledThreadPoolExecutor 可以配置任意数量的线程。 此外，如果你想（通过提供 ThreadFactory），你可以完全控制创建的线程;
- 在TimerTask 中抛出的运行时异常会杀死一个线程，从而导致 Timer 死机:-( ...即计划任务将不再运行。ScheduledThreadExecutor 不仅捕获运行时异常，还允许您在需要时处理它们（通过重写 afterExecute 方法ThreadPoolExecutor）。抛出异常的任务将被取消，但其他任务将继续运行。
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