2、线程池
1、什么是线程池
Java中的线程池是运用场景最多的并发框架，几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。
在开发工程中，合理的使用线程池能够带来3个好处。
第一：降低资源的消耗，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
第二：提高响应的速度，当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行
第三：提供线程的可管理性，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。但是要做到合理利用线程池，必须对其原理了如指掌。
2、线程池的作用
线程池是为了大量爆发的线程涉及的，通过有限的几个固定线程为大量的操作服务，减少了创建和销毁线程所
需要的时间，从而提高效率。
如果一个线程的时间非常长，就没有表用线程池了（不是不能作长时间操作，而是不宜），况且我们还不能控制线程池中线程的开始、挂起和中止。
3、线程池的分类
Java是天生就支持并发的语言，支持并发意味着多线程，线程的频繁创建在高并发及大数据量是非常消耗资源的，因为java提供了线程池。在jdk1.5以前的版本中，线程池的使用是及其简陋的，但是在JDK1.5后，有了很大的改善。JDK1.5之后加入了java.util.concurrent包，java.util.concurrent包的加入给予开发人员开发并发程序以及解决并发问题很大的帮助。这篇文章主要介绍下并发包下的Executor接口，Executor接口虽然作为一个非常旧的接口（JDK1.5 2004年发布），但是很多程序员对于其中的一些原理还是不熟悉，因此写这篇文章来介绍下Executor接口，同时巩固下自己的知识。如果文章中有出现错误，欢迎大家指出。
4、ThreadPoolExecutor
Executor 框架的最顶层实现是 ThreadPoolExecutor类，Executor工厂类中提供的newScheduledThreadPool、newFixedThreadPool、newCachedThreadPool 方法其实也只是ThreadPoolExecutor 的构造函数参数不同而已。通过传入不同的参数，就可以构造出适用于不同的应用场景下的线程池，那么他的底层原理是怎么样实现的呢，这篇就来介绍ThreadPoolExecutor 线程池的运行过程。
CorePoolSize:核心池的大小。当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到coerpoolSize后，就会把到达的任务数放到缓存队列中。
maximumPoolSize：线程池的最大线程数。 它表示线程池中最多能创建多少个线程。
keepAliveTime： 表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。
unit：参数keepAliveTime的时间单位，有7中取值，在TimeUnit 类中有7种静态属性。
5、线程池四种创建方式
Java 通过Executor（jdk1.5 并发包）提供四种线程池，分别为：
newCachedThreadPool：创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
newFixedThreadPool：创建一个定长线程池，可控制线程最大的并发数，超出的线程会在队列中等待。
newScheduledThreadPool：创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadPool：创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照顺序（FIFO, LIFO ，优先级）执行。
1、newCachedThreadPool
创建一个可缓存的线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程若无回收则新建线程，示例代码如下
public class CachedThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
// 无限大小线程池，jvm自动回收
ExecutorService newCachedThreadPool;
newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int temp = i;
newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",i" + temp);
}
});
}
}
}
总结：线程池为无限大，当执行第二个任务时第一个任务已经完成，会复用执行第一个任务的线程，而不每次新建线程。
2、newFixedThreadPool
创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程池会在队列中等待。示例代码如下：
public class NewFixedThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int temp = i;
newFixedThreadPool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +", i "+ temp);
}
});
}
}
}
总结：因为线程池的大小是3 ，每个任务输出index后 sleep 2秒，所有每两秒打印3个数字。定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如 Runtime.getRuntime().availableProcessors()。
3、newScheduledThreadPool
创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行，延迟执行示例代码如下。
public class NewScheduledThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int temp = i;
newScheduledThreadPool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("i: " + temp);
}
});
}
}
}
表示延迟3秒执行。
4、newSingleThreeExcutor
创建一个单线程化的线程池，它会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序（FIFO ，LIFO，优先级）执行。示例代码如下：
public class NewSingleThreadExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService newSingleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
newSingleThreadPool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("index: "+ index);
try {
Thread.sleep(200);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
}
注意：结果是依次输出，相当于顺序执行各个任务。
6、线程池的原理剖析
提交一个任务到线程池中，线程池的处理流程如下：
1、判断线程池里的核心线程是否都在执行任务，如果不是（核心线程空闲或者核心线程没有被创建）则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程都在执行任务，则进入下个流程。
2、线程池判断工作队列是否已满，如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列中。如果工作队列满了，则进入下个流程。
3、判断线程池的线程是否都处于工作转态，如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。
7、自定义线程线程池
如果当前线程池中的线程数目小于 corePoolSize ，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务；如果当前线程池中线程数目 大于等于 corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务。
如果队列已经满了，则在总线程不大于maxmumPoolSize 的前提下，则创建新的线程。
如果当前线程池中的线程数目叨叨maxmumPoolSize ，则会采取任务拒绝策略进行处理。
如果线程池中的数量大于corePoolSize 时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime ，线程将会被终止，直到线程池中线程数目不大于corePoolSize；如果允许核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过KeepAliveTime ,线程也会被终止。
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(1, 2, 60L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(3));
for (int i = 0; i < 6; i++) {
TaskThred t1 = new TaskThred("任务" + i);
}
}
}
class TaskThred implements Runnable{
private String taskName;
public TaskThred(String taskName) {
this.taskName = taskName;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + taskName);
}
}
8、合理配置线程池
1、CPU密集
CPU密集的意思是该任务需要大量的运算，而没有阻塞，CPU一直全速运行。
CPU密集任务只有在真正的多核CPU上才可能得到加速（通过多线程），在单核CPU上，无论你开几个模拟的多线程，该任务都不可能得到加速，因为CPU总的运算能力就那些。
2、IO密集
IO密集型，即该任务需要大量的IO ，即大量的阻塞。在单线程上运行IO密集型的任务会导致浪费大量的CPU运算能力浪费在等待。所以在IO 密集型任务中使用多线程可以大大加速程序运行，即使爱单核CPU上，着观众加速主要就是利用了被浪费掉的阻塞时间。