java并发编程汇总10：线程池框架

主要参考以前写的博客：

1：深入理解线程池、及线程池的使用

2：java.util.concurrent.Executor、ExecutorService、ThreadPoolExecutor、Executors，ThreadFactory

框架性总结：

1、按顺序：java.util.concurrent.Executor、ExecutorService、ThreadPoolExecutor、Executors，ThreadFactory

按以上总结：

Executor：执行器接口，也是最顶层的抽象核心接口，分离了任务和任务的执行。
ExecutorService：在Executor的基础上提供了执行器生命周期管理，任务异步执行等功能。
ScheduledExecutorService：在ExecutorService基础上提供了任务的延迟执行/周期执行的功能。
Executors：生产具体的执行器的静态工厂。
ThreadFactory：线程工厂，用于创建单个线程，减少手工创建线程的繁琐工作，同时能够复用工厂的特性。
AbstractExecutorService：ExecutorService的抽象实现，为各类执行器类的实现提供基础。
ThreadPoolExecutor：线程池Executor，也是最常用的Executor，可以以线程池的方式管理线程。
ScheduledThreadPoolExecutor：在ThreadPoolExecutor基础上，增加了对周期任务调度的支持。
ForkJoinPool：Fork/Join线程池，在JDK1.7时引入，是实现Fork/Join框架的核心类。

2、ThreadPoolExecutor

ExecutorService中的submit()，invokeAll()，invokeAny()都是调用的execute方法，所以execute是核心中的核心；

它的重要参数：corePoolSize、maximumPoolSize，拒绝策略，阻塞队列；

newFixedThreadPool：该线程池corePoolSize和maximumPoolSize相等，阻塞队列使用的是LinkedBlockingQueue，大小为整数最大值；
newSingleThreadExecutor：只有一个线程的线程池，阻塞队列使用的是LinkedBlockingQueue,若有多余的任务提交到线程池中，则会被暂存到阻塞队列，待空闲时再去执行。
newCachedThreadPool：缓存线程池，缓存的线程默认存活60秒。线程的核心池corePoolSize大小为0，核心池最大为Integer.MAX_VALUE,阻塞队列使用的是SynchronousQueue。
newScheduledThreadPool：定时线程池，该线程池可用于周期性地去执行任务，通常用于周期性的同步数据。

关于阻塞队列：

选择合适的阻塞队列。newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor都使用了无界的阻塞队列，无界阻塞队列会有消耗很大的内存，如果使用了有界阻塞队列，它会规避内存占用过大的问题，但是当任务填满有界阻塞队列，新的任务该怎么办？在使用有界队列是，需要选择合适的拒绝策略，队列的大小和线程池的大小必须一起调节。对于非常大的或者无界的线程池，可以使用SynchronousQueue来避免任务排队，以直接将任务从生产者提交到工作者线程。
由于，核心线程池是很容易满的，所以当使用SynchronousQueue时，一般需要将maximumPoolSizes 设置得比较大，否则入队很容易失败，最终导致执行拒绝策略，这也是为什么Executors工作默认提供的缓存线程池使用SynchronousQueue作为任务队列的原因。
SynchronousQueue是没有容量的，而且采用了无锁算法，所以性能较好，但是每个入队操作都要等待一个出队操作，反之亦然。

拒绝策略：

AbortPolicy：丢弃任务并抛出RejectedExecutionException
CallerRunsPolicy：只要线程池未关闭，该策略直接在调用者线程中，运行当前被丢弃的任务。显然这样做不会真的丢弃任务，但是，任务提交线程的性能极有可能会急剧下降。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的一个请求，也就是即将被执行的一个任务，并尝试再次提交当前任务。
DiscardPolicy：丢弃任务，不做任何处理。

3、ExecutorService：

ExecutorService的核心方法是submit方法——用于提交一个待执行的任务，如果读者阅读ThreadPoolExecutor的源码，会发现它并没有覆写submit方法，而是沿用了父类AbstractExecutorService的模板，然后自己实现了execute方法。

4、ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue实现原理详解、比较：

ArrayBlockingQueue内部是采用数组进行数据存储的（属性items），为了保证线程安全，采用的是ReentrantLock lock，为了保证可阻塞式的插入删除数据利用的是Condition，当获取数据的消费者线程被阻塞时会将该线程放置到notEmpty等待队列中，当插入数据的生产者线程被阻塞时，会将该线程放置到notFull等待队列中。

LinkedBlockingQueue是用链表实现的有界阻塞队列，当构造对象时为指定队列大小时，队列默认大小为Integer.MAX_VALUE。

可以看出与ArrayBlockingQueue主要的区别是：LinkedBlockingQueue在插入数据和删除数据时分别是由两个不同的lock（takeLock和putLock）来控制线程安全的，因此，也由这两个lock生成了两个对应的condition（notEmpty和notFull）来实现可阻塞的插入和删除数据。

两者比较：

相同点：ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue都是通过condition通知机制来实现可阻塞式插入和删除元素，并满足线程安全的特性；

不同点：

ArrayBlockingQueue底层是采用的数组进行实现，而LinkedBlockingQueue则是采用链表数据结构；
ArrayBlockingQueue插入和删除数据，只采用了一个lock，而LinkedBlockingQueue则是在插入和删除分别采用了putLock和takeLock，这样可以降低线程由于线程无法获取到lock而进入WAITING状态的可能性，从而提高了线程并发执行的效率。