java并发编程（五）——线程池

线程池

什么是线程池

我们可以在不影响一个线程的情况下创建另一个线程去完成任务，这样可以提高执行效率。但是如果同一时刻有大量的任务需要执行，而这些任务又比较简单，那么每次都创建一个新的线程肯定会耗费很多时间。为了减少创建线程所花费的时间，人们想出了线程池的办法。线程池中预先创建了一定数量的线程，当需要线程执行任务时就从线程池中取，当任务执行完后，线程不会消亡，而是继续执行其它任务。

线程池的优点：

1、减少资源开销。不会每次都创建新线程，而是从线程池中取。

2、提高响应速度。线程已经提前创建好了，需要执行任务时直接用就可以了。

3、便于管理。线程是一种稀缺资源，如果不加以控制，不仅会浪费大量资源，而且可能影响系统的稳定性。使用线程池可以对线程的创建和停止，线程的数量加以控制，使线程处在可控的范围内，不仅便于管理，而且方便调优。

线程池的构成：一般来说线程池由下面几部分构成

1、核心线程。已经创建好的并处在运行状态的一定数量的线程，它们不断从阻塞队列中获取任务并执行。

2、阻塞队列。用来存储工作线程来不及处理的任务，当所有的工作线程都被占用后，之后的任务就会进入阻塞队列，等待某个线程执行完后才有机会被处理。

线程池的创建：创建线程池有两种方式

1、使用 ThreadPoolExecutor 类

2、使用 Executors 类

ThreadPoolExecutor

Excutor接口

ThreadPoolExecutor的顶层接口是 Excutor，Excutor接口位于 java.util.concurrent 包下，该接口中只提供了一个用于接收Runnable类型参数的方法excute(Runnabel task)，用于接收一个任务。我们之前使用Thread类来创建线程并执行任务。但是在Excutor中我们可以这样创建一个线程并执行任务。

public class Demo implements Executor{

    @Override
    public void execute(Runnable r) {
        r.run();   //既可以在execute方法中直接执行任务
        new Thread(r).start();   //也可以新建一个线程去执行任务
    }
}

ExcutorService接口

ExcutorService 是一个比 Excutor 使用更广泛的子接口，提供了线程生命周期管理的方法。Excutor 中只有一个用于接收任务的excute方法，该方法没有返回值。而 ExcutorService 的submit()方法可以返回一个Future对象，用来获取任务的执行结果。ExcutorService 拓展了 Excutor，在开发中使用的更多。下面是两者的区别：

ThreadPoolExecutor

从上面的类图我们看到 ExcutorService 接口的实现类是 AbstractExecutorService，这是一个抽象类，而这个类的子类就是ThreadPoolExecutor。

创建线程池

我们可以通过ThreadPoolExecutor类的构造方法来创建线程池。这个类共有四个构造方法

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;
    }

上面就是 ThreadPoolExecutor 类中的一个构造方法。该方法一共有七个参数：

• corePoolSize：线程池中核心线程的数目。当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。
• maximumPoolSize：线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的救急线程执行任务。值得注意的是，如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。
• keepAliveTime：线程池中的核心线程空闲后存活的时间。所以，如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大时间，提高线程的利用率。
• unit：核心线程存活的时间单位。
• workQueue：任务队列。用来保存等待执行的任务的阻塞队列。
• threadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。
• handler：饱和策略。当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。

提交任务

通过构造方法创建了线程池之后，可以使用execute()和submit()向线程池中提交任务，这两个方法都是接收 Runnabel 类型的参数，当然，submit() 比 execute() 功能更多。

execute方法用于不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功。

threadsPool.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
    }
});

submit方法会返回一个Future对象。通过这个对象可以判断任务是否执行成功，并且通过Future的get()可以获取返回值。下面是get方法的实现

public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
        int s = state;
        // 只要状态值小于 COMPLETING, 就说明任务还未完成, 去等待完成
        if (s <= COMPLETING)
            s = awaitDone(false, 0L);
        // 只要等待完成, 再去把结果取回即可
        return report(s);
    }

下面代码是使用submit执行任务，并获取任务的返回值

Future<Object> future = executor.submit(harReturnValuetask);
try {
    Object s = future.get();
} catch (InterruptedException e) {
    // 处理中断异常
} catch (ExecutionException e) {
    // 处理无法执行任务异常
} finally {
    // 关闭线程池
    executor.shutdown();
}

关闭线程池

可以通过线程池的 shutdown() 和 shutdownNow() 来关闭线程池。

shutdown()：将线程池的状态设置为SHUTDOWN，然后中断所有没有执行任务的线程。

shutdownNow()：将线程池的状态设置为STOP，然后中断所有线程并返回等待执行的任务列表。

线程池的状态

 线程池使用int的高三位来存储线程池的状态，其它的位数用来存储线程的数量，这些信息用是原子变量 ctl 来进行存储的。之所以这么做是为了只进行一次CAS操作就可以既改变线程池的状态，又可以改变线程池中线程的数量。线程池共有五种状态：

1、RUNNING（运行状态）：线程池被创建后就处于RUNNIG状态，接受新任务，并且也能处理阻塞队列中的任务。

2、SHUTDOWN（关闭状态）：不接受新任务，但可以处理阻塞队列中的任务。

3、STOP（停止状态）：中断正在执行的任务，并且抛弃阻塞队列的任务。

4、TIDYIDNG（整理状态）：如果所有的任务都执行完了，线程池就会进入该状态。该状态会执行 terminated 方法进入TERMINATED。

5、TERMINATED（终止状态）：执行完 terminated 方法后就会进入该状态，默认 terminated 方法什么也不做。

Excutors

参考资料

深入浅出Java线程池

Java中的线程池

java线程池详解

Java中线程池ThreadPoolExecutor原理探究

java线程池之一：创建线程池的方法

java并发编程（五）——线程池

原文：https://www.cnblogs.com/Zz-feng/p/13213610.html