Java基础知识回顾第10篇 - 认识Java线程池
一、整体认识
一般的理解就是，当我们需要执行不同任务的时候，针对每一个任务都需要去独立创建一个线程。这样带来的一个问题就是，频繁地创建和销毁线程需要时间，很消耗资源。为了解决这个问题，Java线程池出现了，那么什么是线程池呢？
预先准备好若干个线程等待着执行任务，当任务来了，就从准备好的线程中拿一个线程来执行我们的任务(这里存放线程的容器，我们叫做线程池)。
线程池带来的好处是：在有大量需要执行的任务情况下，节约资源，避免频繁地创建和销毁线程带来的资源消耗。
二、实现线程池的核心类ThreadPoolExecutor
在Java中，实现线程池的核心类是ThreadPoolExecutor。通过查看源代码我们可以发现，它的继承结构为：
ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService implements ExecutorService extends Executor
该类的主要核心方法如下：
execute()：向线程池提交一个任务，交由线程池去执行；
submit()：用来向线程池提交任务，可返回执行结果；
shutdown()：关闭线程池，不接受新的任务，它会等待所有的任务全部执行完；
shutdownNow()：关闭线程池，不接受新的任务，它会尝试去终止正在执行的任务；
三、Java线程池实现原理
1、线程池状态
RUNNING：线程池状态后的初始化状态；
SHUTDOWN：调用shutdown()方法之后线程池的状态；
STOP：调用shutdownNow()方法之后线程池的状态；
TERMINATED：当线程池处于SHUTDOWN或STOP状态，并且没有执行中的任务的时候，线程池状态会被置为TERMINATED；
2、任务的执行
当一个任务交给线程池之后，线程池会进行如下的一些处理：
如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务；
如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出去执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务；
如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理；
如果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，直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize；如果允许为核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime，线程也会被终止。
注：其中corePoolSize表示线核心池的大小，maximumPoolSize表示线程池能容纳的最大线程数量，keepAliveTime表示线程存活时间。
3、线程池中线程的初始化
在默认情况下，创建线程池之后，线程池中是没有线程的，需要提交任务之后才会创建线程。
4、线程池涉及到的几种队列(类型BlockingQueue<Runnable>)
1)、ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小；
2)、LinkedBlockingQueue：基于链表的先进先出队列，如果创建时没有指定此队列大小，则默认为Integer.MAX_VALUE；
3)、synchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。
5、线程池的任务拒绝策略
当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，通常有以下四种策略：
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
6、线程池的关闭
shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但再也不会接受新的任务
shutdownNow()：立即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务
7、线程池容量的动态调整
ThreadPoolExecutor.setCorePoolSize：设置核心池大小
ThreadPoolExecutor.setMaximumPoolSize：设置线程池最大能创建的线程数目大小
四、Java线程池的使用
通过ThreadPoolExecutor创建线程池的方式为：ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS,new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));但是通常我们不这么做，而是使用Executors类中的几个静态方法来创建线程池：
Executors.newCachedThreadPool(); //创建一个缓冲池，缓冲池容量大小为Integer.MAX_VALUE
Executors.newSingleThreadExecutor(); //创建容量为1的缓冲池
Executors.newFixedThreadPool(int); //创建固定容量大小的缓冲池
具体Demo示例代码如下：
package com.tu.test;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
//import java.util.concurrent.ExecutorService;
//import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
//创建一个线程池
ThreadPoolExecutor poolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));
//ExecutorService poolExecutor = Executors.newScheduledThreadPool(5);
//ExecutorService poolExecutor = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0;i<15;i++) {
MyPoolTask task = new MyPoolTask(i);
//向线程池提交任务
poolExecutor.execute(task);
// System.out.println("线程池中线程数目："+poolExecutor.getPoolSize()+"，队列中等待执行的任务数目："+
// poolExecutor.getQueue().size()+"，已执行完的任务数目："+poolExecutor.getCompletedTaskCount());
}
//关闭线程池
poolExecutor.shutdown();
}
}
执行结果如下：
Task2正在执行。。。
Task1正在执行。。。
Task3正在执行。。。
Task10正在执行。。。
Task11正在执行。。。
Task14正在执行。。。
Task12正在执行。。。
Task0正在执行。。。
Task4正在执行。。。
Task13正在执行。。。
Task2执行结束。。。
Task5正在执行。。。
Task1执行结束。。。
Task3执行结束。。。
Task6正在执行。。。
Task7正在执行。。。
Task10执行结束。。。
Task8正在执行。。。
Task11执行结束。。。
Task9正在执行。。。
Task12执行结束。。。
Task14执行结束。。。
Task0执行结束。。。
Task4执行结束。。。
Task13执行结束。。。
Task5执行结束。。。
Task7执行结束。。。
Task6执行结束。。。
Task8执行结束。。。
Task9执行结束。。。