多線程編程學習十(線程池原理).

一、線程池工作流程

1. 線程池判斷核心線程池裡的線程是否都在執行任務。如果不是，則創建一個新的工作線程來執行任務（需要獲得全局鎖）。如果核心線程池裡的線程都在執行任務，則進入下個流程。
2. 線程池判斷工作隊列是否已滿。如果工作隊列沒有滿，則將新提交的任務存儲在這個工作隊列里。如果工作隊列滿了，則進入下個流程。
3. 線程池判斷線程池的線程是否都處於工作狀態。如果沒有，則創建一個新的工作線程來執行任務（需要獲得全局鎖）。如果已經滿了，則交給飽和策略（例如拋出異常）來處理這個任務。

tips：這樣的設計方案，可以避免頻繁的線程創建，大部分的工作任務都會停留在第二步。

二、Executor 框架

在 Java 中，線程池的知識是要從 Executor 框架展開。Executor 框架主要由三部分組成：

1. 任務

包括 Runnable 介面或 Callable 介面。Runnable 介面無返回值，Callable 有返回值。

// Runnable 和 Callable 都可以直接被 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor 執行
Runnable runnable = () -> System.out.println(123);
// Executors 可以將 Runnable 轉化成 Callable
Callable<Object> callable = Executors.callable(runnable);
Callable<String> success = Executors.callable(runnable, "success");

2. 任務的執行

包括任務執行機制的核心介面 Executor、繼承自 Executor 的 ExecutorService 介面以及實現 ExecutorService 的 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor。

ThreadPoolExecutor 是線程池的核心實現類，用來執行被提交的任務。其中 ThreadPoolExecutor 的原理就是上面介紹的線程池工作流程。

ScheduledThreadPoolExecutor 繼承自 ThreadPoolExecutor ，可以在給定的延遲後執行任務，或者定期執行任務。

Executors 是創建 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor 的工廠類。

static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

3. 非同步計算的結果

包括 Future 介面以及實現 Future 的 FutureTask 類。

// 執行 Runnable
executorService.execute(runnable);
// 執行 Callable
Future<Object> submit = executorService.submit(callable);
// Future 的 get 方法會阻塞線程直到完成
System.out.println(submit.get());
Future<String> future = executorService.submit(success);
System.out.println(future.get());

Executor 線程池的使用大抵如下，首先，我們需要創建 Runnable 或者 Callable 任務。然後通過 ThreadPoolExecutor.execute() 或者 ThreadPoolExecutor.submit() 把任務交給 ThreadPoolExecutor 容器執行。由 submit 提交的任務會返回 Future，表示線程執行的結果，其中 Future 的 get 方法會阻塞線程直到完成。

Executor框架的使用示意圖如下：