併發編程之線程池ThreadPoolExecutor

前言在我們平時自己寫線程的測試demo時，一般都是用new Thread的方式來創建線程。但是，我們知道創建線程對象，就會在記憶體中開闢空間，而線程中的任務執行完畢之後，就會銷毀。單個線程的話還好，如果線程的併發數量上來之後，就會頻繁的創建和銷毀對象。這樣，勢必會消耗大量的系統資源，進而影響執行效 ...

前言

在我們平時自己寫線程的測試demo時，一般都是用new Thread的方式來創建線程。但是，我們知道創建線程對象，就會在記憶體中開闢空間，而線程中的任務執行完畢之後，就會銷毀。

單個線程的話還好，如果線程的併發數量上來之後，就會頻繁的創建和銷毀對象。這樣，勢必會消耗大量的系統資源，進而影響執行效率。

所以，線程池就應運而生。

線程池ThreadPoolExecutor

可以通過idea先看下線程池的類圖，瞭解一下它的繼承關係和大概結構。

它繼承自AbstractExecutorService類，這是一個抽象類，不過裡邊的方法都是已經實現好的。然後這個類實現了ExecutorService介面，裡邊聲明瞭各種方法，包括關閉線程池，以及線程池是否已經終止等。此介面繼承自父介面Executor，裡邊只聲明瞭一個execute方法。

線程池就是為瞭解決單個線程頻繁的創建和銷毀帶來的性能開銷。同時，可以幫我們自動管理線程。並且不需要每次執行新任務都去創建新的線程，而是重覆利用已有的線程，大大提高任務執行效率。

我們打開 ThreadPoolExecutor的源碼，可以看到總共有四個構造函數。

但是，前三個最終都會調用到最後一個構造函數。我們來看下這個構造函數都有哪些參數。（其實，多看下參數的英文解釋就能明白其中的含義，看來英語對程式員來說是真的重要呀）

//核心構造函數
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
 }

1）corePoolSize

代表核心線程數。每當新的任務提交過來的時候，線程池就會創建一個核心線程來執行這個任務，即使已經有其他的核心線程處於空閑狀態。 而當需要執行的任務數大於核心線程數時，將不再創建新的核心線程。

其實，我們可以看下JDK提供的官方註釋說明。even if they are idle，就照應上邊的加粗字體。

此外，最後一句話說，除非allowCoreThreadTimeOut 這個參數被設置了值。

什麼意思呢，可以去看下這個參數預設值是false，代表當核心線程在空閑狀態時，即沒有任務在執行，就會一直存活，不會銷毀。而設置為true之後，就會有線程存活時間，即假如設置存活時間60秒，則60秒之後，如果沒有新的可執行任務，則核心線程也會自動銷毀。

2）maximumPoolSize

線程所允許的最大數量。即，當阻塞隊列已滿的時候，並且已經創建的線程數小於最大線程數，則會創建新的線程去執行任務。所以，這個參數只有在阻塞隊列滿的情況下才有意義。因此，對於無界隊列，這個參數將會失去效果。

3）keepAliveTime

代表線程空閑後，保持存活的時間。也就是說，超過一定的時間沒有任務執行，線程就會自動銷毀。

註意，這個參數，是針對大於核心線程數，小於最大線程數的那部分非核心線程來說的。如果是任務數量特別多的情況下，可以適當增加這個參數值的大小。以保證，在下個任務到來之前，此線程不會立即銷毀，從而避免線程的重新創建。

4）unit

這個是描述存活時間的時間單位。可以使用TimeUnit裡邊的枚舉值。

5）workQueue

代表阻塞隊列，存儲所有等待執行的任務。

6）threadFactory

代表用來創建線程的工廠。可以自定義一個工廠，傳參進來。如果不指定的話，就會使用預設工廠（Executors類裡邊的 DefaultThreadFactory）。

可以看到，會給每個線程的名字指定一個有規律的首碼。並且每個線程都設置相同的優先順序（優先順序總共有三個，1、5、10）。優先順序可以理解為，優先順序高的線程被執行的概率會更高，但是不代表優先順序高的線程一定會先執行。

7）handler

這個參數代表，拒絕策略。當阻塞隊列和線程池都滿了，即達到了最大線程數，會用什麼策略來處理。一共有四種策略可供選擇，分別對應四個內部類。

AbortPolicy：直接拒絕，並拋出異常，這也是預設的策略。
CallerRunsPolicy：直接讓調用execute方法的線程去執行此任務。
DiscardOldestPolicy：丟棄最老的未處理的任務，然後重新嘗試執行當前的新任務。
DiscardPolicy：直接丟棄當前任務，但是不拋異常。

總結一下線程池的執行過程。

當線程數量未達到corePoolSize的時候，就會創建新的線程來執行任務。
當核心線程數已滿，就會把任務放到阻塞隊列。
當隊列已滿，並且未達到最大線程數，就會新建非核心線程來執行任務。
當隊列已滿，並且達到了最大線程數，則選擇一種拒絕策略來執行。

線程池常用的一些方法

我們一般用 execute 方法來提交任務給線程池。當線程需要返回值時，可以使用submit 方法。

shutdown方法用來關閉線程池。註意，此時不再接受新提交的任務，但是，會繼續處理正在運行的任務和阻塞隊列裡邊的任務。

shutdownNow也會關閉線程池。但是，它不再接受新任務，並且會嘗試終止正在運行的任務。

用Executors創建線程池

瞭解了線程池工作流程之後，那麼我們怎樣去創建它呢。

Executors類提供了四種常用的方法。可以發現它們最終都調用了線程池的構造方法。都有兩種創建方式，其中一種可以傳自定義的線程工廠。此處，只貼出不帶工廠的方法便於理解。

①newFixedThreadPool

 public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

創建一個固定大小的線程池。核心線程數和最大線程數相等。當線程數量達到核心線程數時，新任務就會放到阻塞隊列裡邊等待執行。

②newSingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

創建一個核心線程數和最大線程數都是1的線程池。即線程池中只會存在一個正在執行的線程，若線程空閑則執行，否則把任務放到阻塞隊列。

③ newCachedThreadPool

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
}

創建一個可根據實際情況調整線程個數的線程池。這句話，可以理解為，有多少任務同時進來，就會創建同等數量的線程去執行任務。當然，這是線上程數不能超過Integer最大值的前提下。

當再來一個新任務時，若有空閑線程則執行任務。否則，等線程空閑60秒之後，就會自動回收。

當沒有新任務，就不會創建新的線程。

④newScheduledThreadPool

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
    
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
}

創建一個可指定核心線程數的線程池。這個線程池可以執行周期性的任務。
如果本文對你有用，歡迎點贊，評論，轉發。

學習是枯燥的，也是有趣的。我是「煙雨星空」，歡迎關註，可第一時間接收文章推送。