java线程池的使用

Java通过Executors提供四种线程池，分别为：

1. newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。

2. newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

3. newScheduledThreadPool 创建一个无限长线程池，支持定时及周期性任务执行。

4. newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

(1). newCachedThreadPool
创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。示例代码如下：

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
try {
Thread.sleep(index * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
  
cachedThreadPool.execute(new Runnable() {
  
@Override
public void run() {
System.out.println(index);
}
});
}

线程池为无限大，当执行第二个任务时第一个任务已经完成，会复用执行第一个任务的线程，而不用每次新建线程。

(2). newFixedThreadPool
创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。示例代码如下：

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
  
@Override
public void run() {
try {
System.out.println(index);
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
});
}

因为线程池大小为3，每个任务输出index后sleep 2秒，所以每两秒打印3个数字。

定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。可参考PreloadDataCache。

(3) newScheduledThreadPool
创建一个大小无限的线程池，支持定时及周期性任务执行。延迟执行示例代码如下：

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
  
@Override
public void run() {
System.out.println("delay 3 seconds");
}
}, 3, TimeUnit.SECONDS);

表示延迟3秒执行。

scheduleAtFixedRate：在任务执行时间小于间隔时间的情况下，程序以起始时间为准则，每隔指定时间执行一次，不受任务执行时间影响；当执行任务时间大于间隔时间，等待原有任务执行完成，马上开启下一个任务进行执行。此时，执行间隔时间已经被打乱。
scheduleWithFixedDelay：无论任务执行时间长短，都是当第一个任务执行完成之后，延迟指定时间再开始执行第二个任务。

定期执行示例代码如下：

scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
  
@Override
public void run() {
System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
}
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);

表示延迟1秒后每3秒执行一次。

ScheduledExecutorService比Timer更安全，功能更强大，后面会有一篇单独进行对比。

(4)、newSingleThreadExecutor
创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。示例代码如下：

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
  
@Override
public void run() {
try {
System.out.println(index);
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
});
}

结果依次输出，相当于顺序执行各个任务。

现行大多数GUI程序都是单线程的。Android中单线程可用于数据库操作，文件操作，应用批量安装，应用批量删除等不适合并发但可能IO阻塞性及影响UI线程响应的操作。

线程池的作用：

线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。根据系统的环境情况，可以自动或手动设置线程数量，达到运行的最佳效果；少了浪费了系统资源，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程排 队等候。一个任务执行完毕，再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程，线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时，如果线程池 中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。

为什么要用线程池:

1.减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。

2.可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

3.Java里面线程池的顶级接口是Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。

比较重要的几个类：

• ExecutorService

真正的线程池接口。

• ScheduledExecutorService

能和Timer/TimerTask类似，解决那些需要任务重复执行的问题。

• ThreadPoolExecutor

ExecutorService的默认实现。

• ScheduledThreadPoolExecutor

继承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口实现，周期性任务调度的类实现。

ThreadPoolExecutor：

• ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,long keepAliveTime, TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler)

  corePoolSize：线程池维护线程的最少数量 （core : 核心）

  maximumPoolSize：线程池维护线程的最大数量

  keepAliveTime： 线程池维护线程所允许的空闲时间

  unit： 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位

  workQueue： 线程池所使用的缓冲队列

  handler： 线程池对拒绝任务的处理策略

  一个任务通过execute(Runnable)方法被添加到线程池，任务就是一个Runnable类型的对象，任务的执行方法就是Runnable类型对象的run()方法。
  当一个任务通过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时：

1. 如果线程池中运行的线程 小于corePoolSize ，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要 创建新的线程 来处理被添加的任务。

2. 如果线程池中运行的线程大于等于corePoolSize，但是缓冲队列workQueue未满 ，那么任务被放入缓冲队列 。

3. 如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满(即无法将请求加入队列 )，并且线程池中的数量小于maximumPoolSize，建新的线程 来处理被添加的任务。

4. 如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量等于maximumPoolSize ，那么通过 handler 所指定的策略来处理此任务。

5. 当线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止 。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数。
   也就是：处理任务的优先级为：
   corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize，如果三者都满了，使用handler处理被拒绝的任务。

• 一般情况下，队列的大小遵循下面的公式：

    queSize <= ClientTimeOut(秒） * TPS；
    队列大小 小于等于 客户端超时 * 每秒处理的交易数
  

• unit可选的参数为java.util.concurrent.TimeUnit中的几个静态属性：
  NANOSECONDS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、SECONDS。

workQueue一共有三种

• 常用的是： java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue

• 直接提交。 工作队列的默认选项是 SynchronousQueue ，它将任务直接提交给线程而不保持它们 。在此，如果不存在可用于立即运行任务的线程 ，则试图把任务加入队列将失败，因此会构造一个新的线程 。此策略可以避免在处理可能具有内部依赖性的请求集时出现锁。直接提交通常要求无界 maximumPoolSizes 以避免拒绝新提交的任务 。当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增长的可能性。

• 无界队列。 使用无界队列（例如，不具有预定义容量的 LinkedBlockingQueue ）将导致在所有 corePoolSize 线程都忙时新任务在队列中等待。这样，创建的线程就不会超过 corePoolSize 。（因此，maximumPoolSize 的值也就无效了。）当每个任务完全独立于其他任务，即任务执行互不影响时，适合于使用无界队列；例如，在 Web 页服务器中。这种排队可用于处理瞬态突发请求，当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增长的可能性。

• 有界队列。 当使用有限的 maximumPoolSizes 时，有界队列（如 ArrayBlockingQueue ）有助于防止资源耗尽 ，但是可能较难调整和控制。队列大小和最大池大小可能需要相互折衷：使用大型队列和小型池可以最大限度地降低 CPU 使用率、操作系统资源和上下文切换开销，但是可能导致人工降低吞吐量。如果任务频繁阻塞（例如，如果它们是 I/O 边界），则系统可能为超过您许可的更多线程安排时间。使用小型队列通常要求较大的池大小，CPU 使用率较高，但是可能遇到不可接受的调度开销，这样也会降低吞吐量。

• 使用无界queue可能会耗尽系统资源
  使用有界queue可能不能很好的满足性能，需要调节线程数和queue大小
  线程数自然也有开销，所以需要根据不同应用进行调节

handler有四个选择

1. ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
   //抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常

2. ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
   //重试添加当前的任务，他会自动重复调用execute()方法

3. ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
   //抛弃旧的任务

4. ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()
   // 抛弃当前的任务