线程池的理解和使用（附代码说明）

为什么要用线程池？

1、降低资源的消耗。降低线程创建和销毁的资源消耗；
2、提高响应速度：线程的创建时间为T1，执行时间T2,销毁时间T3，免去T1和T3的时间
3、提高线程的可管理性。

线程池模型

我们不妨动手写一个线程池,主要有以下几个核心概念，阻塞队列中待执行的任务，线程正在执行的任务，线程数。

package com.xiangxue.ch6.mypool;

import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

/**
 * 测试写一个线程池
 */
public class LeeThreadPoll {


    private static int WORK_NUM = 5;//池子中可以执行的线程个数,初始参数
    private static int QUENE_COUNT = 100;//阻塞队列中允许传入的任务个数，初始参数
    private WorkThread[] workThreads;//池子中等待运行的线程
    private BlockingQueue<Runnable> queue;
    ;//阻塞队列中等待运行的任务
    private int workerNum;//池子中可以执行的线程个数,
    private int queneCount;//阻塞队列中允许传入的任务个数，

    //池中的线程
    private class WorkThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            Runnable r = null;
            try {
                while (!interrupted()) {
                    r = queue.take();//获取需要执行的任务
                    if (r != null) {
                        System.out.println(getId() + " ready exec :" + r);
                        r.run();
                    }
                    r = null;//为了帮助gc
                }
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }

        public void stopWorker() {//中止线程
            interrupt();
        }
    }

    //构造方法
    // 创建线程池,worker_num为线程池中工作线程的个数
    public LeeThreadPoll(int worker_num, int taskCount) {
        if (worker_num <= 0) worker_num = WORK_NUM;
        if (taskCount <= 0) taskCount = QUENE_COUNT;
        this.workerNum = worker_num;
        queue = new ArrayBlockingQueue<>(taskCount);
        workThreads = new LeeThreadPoll.WorkThread[worker_num];
        for (int i = 0; i < worker_num; i++) {
            workThreads[i] = new LeeThreadPoll.WorkThread();
            workThreads[i].start();//创建线程池中工作线程
        }
        Runtime.getRuntime().availableProcessors();
    }

    //销毁线程池
    public void destroy() {
        // 工作线程停止工作，且置为null
        System.out.println("ready close pool.....");
        for (int i = 0; i < workerNum; i++) {//清空并终止池中已创建的线程
            workThreads[i].stopWorker();
            workThreads[i] = null;//help gc
        }
        queue.clear();// 清空任务队列
    }

    //往线程池中添加任务，何时执行由线程池管理器决定
    public void execute(Runnable r) {
        try {
            queue.put(r);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 覆盖toString方法，返回线程池信息：工作线程个数和已完成任务个数
    @Override
    public String toString() {
        return "WorkThread number:" + workerNum
                + "  wait task number:" + queue.size();
    }

}

但是上面的自定义线程池还是有很多的问题的，如线程数固定，容易造成资源浪费等，但是基本原理还是一样的，接下来可以学习一下jdk中的线程池

线程池的父类ThreadPoolExecutor

构造方法如下

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }

所有线程池的父类，参数含义如下：
int corePoolSize ：线程池中核心线程数，线程池中线程数量小于corePoolSize ，就会创建新线程，等于 corePoolSize ，这个任务就会保存到BlockingQueue，如果调用prestartAllCoreThreads（）方法就会一次性的启动corePoolSize 个数的线程。否则只有传入任务时线程池才创建线程，大于这个数目的并发请求会存放到队列中
int maximumPoolSize, 线程池允许创建的最大线程数。==如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，==则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是，如果使用了无界的任务队列这个参数就没用了
long keepAliveTime, 线程空闲下来后，存活的时间，这个参数只在大于corePoolSize才有用
TimeUnit unit, 存活时间的单位值
BlockingQueue workQueue, 保存任务的阻塞队列
ThreadFactory threadFactory, 创建线程的工厂，给新建的线程赋予名字
RejectedExecutionHandler handler ：饱和策略，当队列和线程中任务都已饱和，可定义以下四种策略

AbortPolicy ：直接抛出异常，默认；
CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来执行任务
DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列里最老的任务，队列里最靠前的任务
DiscardPolicy ：当前任务直接丢弃

线程池工作机制如下

提交任务

调用下面两个方法
execute(Runnable command) 不需要返回 值
Future submit(Callable task) 需要返回值

关闭线程池

shutdownNow():设置线程池的状态，还会尝试停止正在运行或者暂停任务的线程
**shutdown()**设置线程池的状态，只会中断所有没有执行任务的线程

常用的几种线程池

获取线程池都是在Executors这个类里有定义的

FixedThreadPool

创建固定线程数量的，适用于负载较重的服务器，使用了无界队列

构造方法

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

由构造方法得出：核心线程数=最大线程数，keepAliveTime为0，意味着多余的空闲线程会被立即终止。

SingleThreadExecutor

创建单个线程，需要顺序保证执行任务，不会有多个线程活动，使用了无界队列

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

CachedThreadPool

==会根据需要来创建新线程的，执行很多短期异步任务的程序，==使用了SynchronousQueue（这个队列不存储数据，一有数据就传递到线程池里），即corePoolSize随着任务的传递一直变大

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

WorkStealingPool

newWorkStealingPool适合使用在很耗时的操作，但是newWorkStealingPool不是ThreadPoolExecutor的扩展，它是新的线程池类ForkJoinPool的扩展，但是都是在统一的一个Executors类中实现，由于能够合理的使用CPU进行对任务操作（并行操作），所以适合使用在很耗时的任务中
工作密取模式的线程池

 public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
        return new ForkJoinPool
            (Runtime.getRuntime().availableProcessors(),//cpu数
             ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
             null, true);
    }

ScheduledThreadPoolExecutor

需要定期执行周期任务，Timer不建议使用了。
newSingleThreadScheduledExecutor：只包含一个线程，只需要单个线程执行周期任务，保证顺序的执行各个任务
newScheduledThreadPool 可以包含多个线程的，线程执行周期任务，适度控制后台线程数量的时候
方法说明：
schedule：只执行一次，任务还可以延时执行
scheduleAtFixedRate：提交固定时间间隔的任务

线程池的使用

package com.xiangxue.ch6;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

import com.xiangxue.tools.SleepTools;

/**
 *@author Mark老师   享学课堂 https://enjoy.ke.qq.com 
 *
 *类说明：线程池的使用
 */
public class UseThreadPool {
	//实现一个工作线程
    static class Worker implements Runnable
    {
        private String taskName;
        private Random r = new Random();

        public Worker(String taskName){
            this.taskName = taskName;
        }

        public String getName() {
            return taskName;
        }

        @Override
        public void run(){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
            		+" process the task : " + taskName);
            SleepTools.ms(r.nextInt(100)*5);
        }
    }
    //使用Callable方式实现一个有返回值的线程
    static class CallWorker implements Callable<String>{
    	
        private String taskName;
        private Random r = new Random();

        public CallWorker(String taskName){
            this.taskName = taskName;
        }

        public String getName() {
            return taskName;
        }    	

		@Override
		public String call() throws Exception {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
            		+" process the task : " + taskName);
            return Thread.currentThread().getName()+":"+r.nextInt(100)*5;
		}
    	
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException
    {
//    自定义一个线程池
//	ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(2,4,3,TimeUnit.SECONDS,
//    			new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10),
//    			new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
    	ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();//获得一个线程池
    	   	for(int i=0;i<6;i++) {
    		Worker worker = new Worker("worker_"+i);
    		pool.execute(worker);//执行任务
    	}
    	for(int i=0;i<6;i++) {
    		CallWorker callWorker = new CallWorker("callWorker_"+i);
    		Future<String> result = pool.submit(callWorker);//submit方法是有返回值
    		System.out.println(result.get());
    	}
    	pool.shutdown();//关闭线程池
    }
}

Executors.newCachedThreadPool()

对于上面有返回结果的线程，为了有序的获取线程池的线程返回结果，引入了CompletionService，

  // 创建线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(POOL_SIZE);
        CompletionService<Integer> completionService = new ExecutorCompletionService(pool);//入参就是线程池
        // 向里面扔任务
        for (int i = 0; i < TOTAL_TASK; i++) {
            Future<Integer> future = completionService.submit(new WorkTask("ExecTask" + i));

        }
// 检查线程池任务执行结果
        for (int i = 0; i < TOTAL_TASK; i++) {
            int sleptTime = completionService.take().get();//获取返回值
            System.out.println(" slept "+sleptTime+" ms ...");
            count.addAndGet(sleptTime);
        }