Java基础—阻塞队列与线程池

Executor框架用于把任务的提交和执行解耦，任务的提交交给Runnable或者Callable，而Executor框架用来处理任务。Executor框架中最核心的成员就是ThreadPoolExecutor，它是线程池的核心实现类。

在介绍ThreadPoolExecutor前，先要了解下BlockingQueue(阻塞队列)

阻塞队列

两种常见的阻塞场景：

• 当队列中没有数据的情况下，消费者端的所有线程都会被自动阻塞（挂起），直到有数据放入队列。
• 当队列中填满数据的情况下，生产者端的所有线程都会被自动阻塞（挂起），直到队列中有空的位置，线程被自动唤醒。

BlockingQueue核心方法

放入数据

• offer(anObject):表示如果可能的话,将anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则返回false.（本方法不阻塞当前执行方法的线程。

• offer(E o, long timeout, TimeUnit unit)：可以设定等待的时间，如果在指定的时间内，还不能往队列中加入BlockingQueue，则返回失败。

• put(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里面有空间再继续。

获取数据

• poll(long timeout, TimeUnit unit)：从BlockingQueue取出一个队首的对象，如果在指定时间内，队列一旦有数据可取，则立即返回队列中的数据。否则知道时间超时还没有数据可取，返回失败。

• take():取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的数据被加入;

• drainTo():一次性从BlockingQueue获取所有可用的数据对象（还可以指定获取数据的个数），通过该方法，可以提升获取数据效率；不需要多次分批加锁或释放锁。

常见的BlockingQueue

1. ArrayBlockingQueue:基于数组的阻塞队列实现。生产者放入数据和消费者获取数据，共用同一个锁对象。默认采用非公平锁。
2. LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列。生产者端和消费者端分别采用了独立的锁来控制数据同步，并发性能较好。需要注意的是，LinkedBlockingQueue会默认一个类似无限大小的容量（Integer.MAX_VALUE）。
3. PriorityBlockingQueue: 基于优先级的阻塞无界队列（优先级的判断通过构造函数传入的Compator对象来决定，但不保证同优先级元素顺序）。不会阻塞数据生产者，而只会在没有可消费的数据时，阻塞数据的消费者。内部控制线程同步的锁采用的是公平锁。
4. SynchronousQueue：无缓冲的等待队列。每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作，同样任何一个移除操作都要等待另一个线程的插入操作。由于队列没有容量，所以不能调用peek操作（返回队列头元素）。
5. DelayQueue：支持延时获取元素的无界阻塞队列。队列中每个元素必须实现Delayed接口。插入数据的操作（生产者）永远不会被阻塞，只有获取数据的操作（消费者）才会被阻塞。

参考资料：https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3932906.html

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线程池

ThreadPoolExecutor构造方法

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
            ······
                              
    }

• corePoolSize: 核心线程数。在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，来预创建线程，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中。
• maximumPoolSize：线程池最大线程数。当任务队列满了并且线程数小于maximumPoolSize时，线程池会创建新的线程来处理任务。
• keepAliveTime:表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，keepAliveTime参数也会作用于核心线程，直到线程池中的线程数为0。
• unit：参数keepAliveTime的时间单位。
• workQueue：任务队列（阻塞队列）。上文已经介绍过了。ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用较少，一般使用LinkedBlockingQueue和Synchronous。线程池的排队策略与BlockingQueue有关。
• threadFactory:线程工厂。可以用线程工厂给每个线程设置名字。通常无需设置该参数。
• handler:饱和策略。当任务队列和线程池都满了时采取的应对策略。默认值为AbortPolicy，有以下四种取值：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。 
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务 

线程池的处理流程

常见的线程池

• FixedThreadPool

可重用固定线程的线程池。只有核心线程并且采用无界阻塞队列。

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

• CachedThreadPool

无界线程池，可以进行自动线程回收。无核心线程，采用SynchronousQueue不储存元素的阻塞队列。每次提交任务都会立即有线程去处理，所以适于大量的需要立即处理并且耗时较少的任务。

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

• SingleThreadExecutor

单线程。能确保所有任务在一个线程中按照顺序逐一执行。

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

• ScheduledThreadPool

定时线程池，该线程池可用于周期性地去执行任务，通常用于周期性的同步数据。固定核心线程数，采用DelayedWorkQueue无界队列。

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

end

参考资料：

《Android进阶之光》
https://www.cnblogs.com/superfj/p/7544971.html

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