线程组和线程池

一. 线程组

1. 线程组介绍及使用

Java使用ThreadGroup来表示线程组，它可以对一批线程进行分类管理，Java允许直接对线程组进行控制。对线程组的控制相当于控制这批线程。

在默认情况下，子线程和创建它的父线程同属于一个线程组。

一旦线程假如某个线程组之后，该线程将一直属于该线程组，知道该线程死亡，线程运行途中不能改变它所属的线程组。

Thread提供了不同构造器设置新创建的线程属于哪个线程组。提供getThreadGroup()方法返回该线程所属的线程组对象。

ThreadGroup类提供了如下两个构造器创建实例。

ThreadGroup(String name)：以指定的线程组名字来创建新的线程组
ThreadGroup(ThreadGroup parent,String name)：以指定的名字、指定的父线程组创建一个新线程组

Java程序不允许改线程组名字，通过getName()方法获取线程组名字。

ThreadGroup类提供了如下常用的方法

int activeCount()：返回此线程组中活动的线程数目
interrupt()：中断此线程组中的所有线程
isDaemon()：判断该线程组是否是后台线程组
setDaemon(boolean daemon)：把该线程组设置成后台线程组。
setMaxPriority(int pri)：设置线程组的最高优先级。

2.线程组和异常处理机制

从Java 5开始，Java加强了线程的异常处理，如果线程执行过程中抛出了一个未处理异常，JVM在结束该线程之前会自动查找是否有对应的Thread.UncaughtExceptionHandler对象，如果找到该处理器对象，则会调用该对象的uncaughtException(Thread t,Throwable e)方法来处理该异常。

Thread类提供了两个方法设置异常处理器。

static setDefaultUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler eh)：为该线程类的所有线程实例设置默认的异常处理器
setUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler eh)：为指定的线程实例设置异常处理器

ThreadGroup类实现了Thread.UncaughtExceptionHandler接口，所以每个线程所属的线程组将会作为默认的异常处理器。

如果线程执行过程中抛出了一个未处理异常，JVM在结束该线程之前会自动查找是否有对应的Thread.UncaughtExceptionHandler对象，如果找到该处理器对象，则会调用该对象的uncaughtException(Thread t,Throwable e)方法来处理该异常；否则，JVM会调用该线程所属的线程组对象的uncaughtException()方法来处理该异常。

线程组处理异常的流程如下：

如果该线程组有父线程组，则调父线程组的uncaughtException()方法来处理该异常。
如果该线线程实例所属的线程类有默认的异常处理器，那么调用该异常处理器来处理异常
如果该对象是ThreadDeath对象，则不做任何处理；否则，将异常跟踪栈的信息打印到System.err错误输出流，并结束该线程。

下面主程序设置了异常处理器。

package com.gdut.thread;

class MyExHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler{
    @Override
    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        System.out.println(t+"线程出现了异常"+e);
    }
}
public class ExHandler {
    public static void main(String[] args) {
        Thread.currentThread().setUncaughtExceptionHandler(new MyExHandler());
        int a=5/0;
        System.out.println("程序正常结束");
    }
}

输出：Thread[main,5,main]线程出现了异常java.lang.ArithmeticException: / by zero

二. 线程池

系统启动一个新线程的成本是非常高的，因为它涉及与操作系统交互。当程序中需要创建大量生存期很短暂的线程时，应该考虑使用线程池来提高系统性能。

与数据库连接池类似的是，线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程，当序将一个Runnable对象或Callable对象创给线程池，线程池就会启动一个线程来执行他们的run()或call()方法，当run()或call()方法执行结束后，该线程并不会死亡，而是再次返回线程池中称为空闲状态，等待执行下一个Runnable对象的run()或call()方法。

除此之外，使用线程池可以有效地控制系统中并发线程的数量，当系统中包含大量并发线程时，会导致系统性能剧烈下降，甚至导致JVM崩溃。

2.1 Java 8改进的线程池

2.2 Java 8增强的线池

为了充分利用多CPU的优势、多核CPU的性能优势。可以考多个小任务，把小任务放到多个处理器核心上并行执行；当多个小任务执行完成之后，再将这些执行结果合并起来即可。Java 7提供了ForkJoinPool来支持这个功能。

ForkJoinPool是ExecutorService的实现类，因此是一种特殊的线程池。提供了如下两个常用的构造器

ForkJoinPool(int parallelism)：创建一个包含parallelism个并行线程的ForkJoinPool.
ForkJoinPool()：以Runtime.availableProssesors()方法的返回值作为paralelism参数来创建ForkJoinPool.

Java 8进一步拓展了ForkJoinPool的功能，Java 8增加了通用池功能。ForkJoinPool通过如下两个方法提供通用池功能。

ForkJoinPool commonPool()：该方法返回一个通用池，通用池的状态不会受shutdown()或shutdownNow()方法的影响。
int getCommonPoolParallelism()：该方法返回通用池的并行级别。

创建了通用池ForkJoinPool实例之后，就可调用ForkJoinPool的submit(ForkJoinTask task)或invoke(ForkJoinTask task)方法来执行指定任务了。其中，ForkJoinTask代表一个并行，合并的任务。

ForkJoinTask是一个抽象类，它还有两个抽象子类：RecursiveAction和recursiveTask。其中RecursiveAction代表没有返回值的任务，RecursiveTask代表有返回值的任务。

下面程序将一个大任务（打印0~500）的数值分成多个小任务，并将任务交给ForkJoinPool来执行。

package com.gdut.thread.threadPool;

import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveAction;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class PrintTask extends RecursiveAction{

    private static final int THRESHOLD = 50;
    private int start;
    private int end;
    public PrintTask(int start,int end) {
      this.start = start;
      this.end = end;
    }

    @Override
    protected void compute() {
        if(end-start<THRESHOLD){
            for (int i = start; i <end ; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"的i值"+i);
            }
        }else{
            //当end与start的差大于THRESHOLD时，即要打印的数超过50时，将大任务分成两个小任务
            int middle = (end+start)/2;
            PrintTask left = new PrintTask(start,middle);
            PrintTask right = new PrintTask(middle,end);
            left.fork();
            right.fork();
        }
    }
}
public class ForkJoinPoolTest{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
        pool.submit(new PrintTask(0,500));
        pool.awaitTermination(2, TimeUnit.SECONDS);
        pool.shutdown();
    }

}

8核计算机的执行效果

多线程三（线程组和线程池）