17.并发编程--线程池

并发编程线程池

合理利用线程池能够带来三个好处。

第一：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。
第二：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。
第三：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。但是要做到合理的利用线程池，必须对其原理了如指掌。

1. Executor 框架简介

在 Java 5 之后，并发编程引入了一堆新的启动、调度和管理线程的API。

Executor 框架便是 Java 5 中引入的，其内部使用了线程池机制，它在 java.util.cocurrent 包下，通过该框架来控制线程的启动、执行和关闭，可以简化并发编程的操作。因此，在 Java 5之后，通过 Executor 来启动线程比使用 Thread 的 start 方法更好，除了更易管理，效率更好（用线程池实现，节约开销）外，还有关键的一点：有助于避免 this 逃逸问题——如果我们在构造器中启动一个线程，因为另一个任务可能会在构造器结束之前开始执行，此时可能会访问到初始化一半的对象用 Executor 在构造器中。

Executor 框架包括：线程池，Executor，Executors，ExecutorService，CompletionService，Future，Callable 等。

Executor 接口中之定义了一个方法 execute（Runnable command），该方法接收一个 Runable 实例，它用来执行一个任务，任务即一个实现了 Runnable 接口的类。
ExecutorService 接口继承自 Executor 接口，它提供了更丰富的实现多线程的方法，比如，ExecutorService 提供了关闭自己的方法，以及可为跟踪一个或多个异步任务执行状况而生成 Future 的方法。
可以调用 ExecutorService 的 shutdown（）方法来平滑地关闭 ExecutorService，调用该方法后，将导致 ExecutorService 停止接受任何新的任务且等待已经提交的任务执行完成(已经提交的任务会分两类：一类是已经在执行的，另一类是还没有开始执行的)，
当所有已经提交的任务执行完毕后将会关闭 ExecutorService。因此我们一般用该接口来实现和管理多线程。

ExecutorService 的生命周期包括三种状态：运行、关闭、终止

创建后便进入运行状态，当调用了 shutdown（）方法时，便进入关闭状态，此时意味着 ExecutorService
不再接受新的任务，但它还在执行已经提交了的任务，当素有已经提交了的任务执行完后，便到达终止状态。
如果不调用 shutdown（）方法，ExecutorService 会一直处在运行状态，不断接收新的任务，执行新的任务，服务器端一般不需要关闭它，保持一直运行即可。

Executors 提供了一系列工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了 ExecutorService 接口

[x] public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

创建固定数目线程的线程池。
newFixedThreadPool 与 cacheThreadPool 差不多，也是能 reuse 就用，但不能随时建新的线程。。
其独特之处:任意时间点，最多只能有固定数目的活动线程存在，此时如果有新的线程要建立，只能放在另外的队列中等待，直到当前的线程中某个线程终止直接被移出池子。
和 cacheThreadPool 不同，FixedThreadPool 没有 IDLE 机制（可能也有，但既然文档没提，肯定非常长，类似依赖上层的 TCP 或 UDP IDLE 机制之类的），所以 FixedThreadPool 多数针对一些很稳定很固定的正规并发线程，多用于服务器。
从方法的源代码看，cache池和fixed 池调用的是同一个底层池，只不过参数不同:
fixed 池线程数固定，并且是0秒IDLE（无IDLE）。
cache 池线程数支持 0Integer.MAX_VALUE(显然完全没考虑主机的资源承受能力），60 秒 IDLE 。

[x] public static ExecutorService newCachedThreadPool()

创建一个可缓存的线程池，调用execute将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。
终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程
缓存型池子，先查看池中有没有以前建立的线程，如果有，就 reuse 如果没有，就建一个新的线程加入池中
缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务因此在一些面向连接的 daemon 型 SERVER 中用得不多。但对于生存期短的异步任务，它是 Executor 的首选能 reuse 的线程，必须是 timeout IDLE 内的池中线程，缺省 timeout 是 60s,超过这个 IDLE 时长，线程实例将被终止及移出池。
注意，放入 CachedThreadPool 的线程不必担心其结束，超过 TIMEOUT 不活动，其会自动被终止

[x] public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

创建一个单线程化的Executor。
单例线程，任意时间池中只能有一个线程
用的是和 cache 池和 fixed 池相同的底层池，但线程数目是 11,0 秒 IDLE（无 IDLE）

[x] public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。
调度型线程池
这个池子里的线程可以按 schedule 依次 delay 执行，或周期执行
这四种方法都是用的 Executors 中的 ThreadFactory 建立的线程

实例代码
Executor 执行 Runnable 任务
通过 Executors 的以上四个静态工厂方法获得 ExecutorService 实例，而后调用该实例的 execute（Runnable command）方法即可。
一旦 Runnable 任务传递到 execute（）方法，该方法便会自动在一个线程上执行。
下面是 Executor 执行 Runnable 任务的示例代码：

 1 import java.util.concurrent.ExecutorService;   
 2 import java.util.concurrent.Executors;   
 3 
 4 public class TestCachedThreadPool{   
 5   public static void main(String[] args){   
 6       ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();   
 7 //      ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);  
 8 //      ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();  
 9       for (int i = 0; i < 5; i++){   
10           executorService.execute(new TestRunnable());   
11           System.out.println("************* a" + i + " *************");   
12       }   
13       executorService.shutdown();   
14   }   
15 }   
16 
17 class TestRunnable implements Runnable{   
18   public void run(){   
19       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程被调用了。");   
20   }   
21 }