线程池_学习笔记

线程池_学习笔记
线程池优点：

1、降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。

2、提高响应速度。当任务到达时，线程可以不需要等到线程创建就能立刻执行。

3、提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限的创造，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性。使用线程池进行统一的分配，调优和监控。

线程池的使用：
```
new  ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds,runnableTaskQueue, handler);
```
- corePoolSize（线程池的基本大小）：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（线程池最大大小）：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。
- 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。
- RejectedExecutionHandler（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。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。
  - AbortPolicy：直接抛出异常。
  - CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务。
  - DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。
  - DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。
  - 当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。
- keepAliveTime（线程活动保持时间）：线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大这个时间，提高线程的利用率。
- TimeUnit（线程活动保持时间的单位）：可选的单位有天（DAYS），小时（HOURS），分钟（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。
ExecutorService中比较重要的几个类：
```
publicclassMyThread extends Thread {

    @Override

    publicvoid run() {

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行。。。");

    }

}
```
newSingleThreadExecutor

　　这个线程池只有一个线程在工作。线程池保证所有任务的执行顺序按照任务提交的顺序进行。
```
public class TestSingleThreadExecutor {

    public static void main(String[] args) {

        //创建一个可重用固定线程数的线程池

        ExecutorService pool = Executors. newSingleThreadExecutor();

        //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口

        Thread t1 = new MyThread();

        Thread t2 = new MyThread();

        Thread t3 = new MyThread();

        Thread t4 = new MyThread();

        Thread t5 = new MyThread();

        //将线程放入池中进行执行

        pool.execute(t1);

        pool.execute(t2);

        pool.execute(t3);

        pool.execute(t4);

        pool.execute(t5);

        //关闭线程池

        pool.shutdown();

    }

}
```
结果：

pool-1-thread-1正在执行。。。

pool-1-thread-1正在执行。。。

pool-1-thread-1正在执行。。。

pool-1-thread-1正在执行。。。

pool-1-thread-1正在执行。。。

newFixedThreadPool

　　创建固定大小的线程。每次提交一个任务就创建一个线程。直到达到线程池的最大大小。
```
public class TestFixedThreadPool {

    public static void main(String[] args) {

        //创建一个可重用固定线程数的线程池

        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);

        //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口

        Thread t1 = new MyThread();

        Thread t2 = new MyThread();

        Thread t3 = new MyThread();

        Thread t4 = new MyThread();

        Thread t5 = new MyThread();

        //将线程放入池中进行执行

        pool.execute(t1);

        pool.execute(t2);

        pool.execute(t3);

        pool.execute(t4);

        pool.execute(t5);

        //关闭线程池

        pool.shutdown();

    }

}

输出结果

pool-1-thread-1正在执行。。。

pool-1-thread-2正在执行。。。

pool-1-thread-1正在执行。。。

pool-1-thread-2正在执行。。。

pool-1-thread-1正在执行。。。

3 newCachedThreadPool

TestCachedThreadPool.java

publicclass TestCachedThreadPool {

    publicstaticvoid main(String[] args) {

        //创建一个可重用固定线程数的线程池

        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();

        //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口

        Thread t1 = new MyThread();

        Thread t2 = new MyThread();

        Thread t3 = new MyThread();

        Thread t4 = new MyThread();

        Thread t5 = new MyThread();

        //将线程放入池中进行执行

        pool.execute(t1);

        pool.execute(t2);

        pool.execute(t3);

        pool.execute(t4);

        pool.execute(t5);

        //关闭线程池

        pool.shutdown();

    }

}
```
输出结果：

pool-1-thread-2正在执行。。。

pool-1-thread-4正在执行。。。

pool-1-thread-3正在执行。。。

pool-1-thread-1正在执行。。。

pool-1-thread-5正在执行。。。

newCachedThreadPool

　　创建一个可缓存的线程池。如果线程池大小超过处理所需线程，就会回收部分空闲（60秒不执行）的线程，当任务书增加是，此线程又可以智能的添加新线程来处理。线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖JVM能够创建的最大线程大小。
```
publicclass TestCachedThreadPool {

    publicstaticvoid main(String[] args) {

        //创建一个可重用固定线程数的线程池

        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();

        //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口

        Thread t1 = new MyThread();

        Thread t2 = new MyThread();

        Thread t3 = new MyThread();

        Thread t4 = new MyThread();

        Thread t5 = new MyThread();

        //将线程放入池中进行执行

        pool.execute(t1);

        pool.execute(t2);

        pool.execute(t3);

        pool.execute(t4);

        pool.execute(t5);

        //关闭线程池

        pool.shutdown();

    }

}
```
输出结果：
```
pool-1-thread-2正在执行。。。

pool-1-thread-4正在执行。。。

pool-1-thread-3正在执行。。。

pool-1-thread-1正在执行。。。

pool-1-thread-5正在执行。。。
```
newScheduledThreadPool

　　创建一个大小无限的线程池，此线程池支持定时，以及周期性执行任务。
```
public class TestScheduledThreadPoolExecutor {

    public static void main(String[] args) {

        ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);

        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段时间就触发异常

                      @Override

                      publicvoid run() {

                           //throw new RuntimeException();

                           System.out.println("================");

                      }

                  }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);

        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段时间打印系统时间，证明两者是互不影响的

                      @Override

                      publicvoid run() {

                           System.out.println(System.nanoTime());

                      }

                  }, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);

    }

}
```
BlockingQueue

LinkedBlockingQueue：

几个类的源码：

ExecutorService newFixedThreadPool (int nThreads)
```
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {   

             return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,   

                              0L, TimeUnit.MILLISECONDS,             
                                 
                          new LinkedBlockingQueue<Runnable>());   

5.         }
```
可以看到，corePoolSize和maximumPoolSize的大小是一样的（实际上，后面会介绍，如果使用无界queue的话maximumPoolSize参数是没有意义的）

ExecutorService newSingleThreadExecutor()：
```
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {   

       return new FinalizableDelegatedExecutorService   

        (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,   

                             new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));   

}
```
ExecutorService newCachedThreadPool()：无界线程池，可以进行自动线程回收
```
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {   

return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,   

                                           60L, TimeUnit.SECONDS,   

                new SynchronousQueue<Runnable>());   

    }
```
发现maximumPoolSize为big big

SynchronousQueue：每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作。

BlockingQueue的选择：

直接提交：

SynchronousQueue：在某次添加元素后必须等待其他线程取走后才能继续添加。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。

对于：
```
new ThreadPoolExecutor(

  2, 3, 30, TimeUnit.SECONDS,

  new SynchronousQueue<Runnable>(),

  new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),

  new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
```
1. 当核心线程已经有2个正在运行.
2. 此时继续来了一个任务（A），根据前面介绍的“如果运行的线程等于或于 corePoolSize，则 Executor始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。”,所以A被添加到queue中。
3. 又来了一个任务（B），且核心2个线程还没有忙完，OK，接下来首先尝试1中描述，但是由于使用的SynchronousQueue，所以一定无法加入进去。
4. 此时便满足了上面提到的“如果无法将请求加入队列，则创建新的线程，除非创建此线程超出maximumPoolSize，在这种情况下，任务将被拒绝。”，所以必然会新建一个线程来运行这个任务。
5. 暂时还可以，但是如果这三个任务都还没完成，连续来了两个任务，第一个添加入queue中，后一个呢？queue中无法插入，而线程数达到了maximumPoolSize，所以只好执行异常策略了。
使用无界队列策略：LinkedBlockingQueue

对于newFixedThreadPool，

这个就拿newFixedThreadPool来说，根据前文提到的规则：

如果运行的线程少于 corePoolSize，则 Executor 始终首选添加新的线程，而不进行排队。那么当任务继续增加，会发生什么呢？

如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，则 Executor 始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。OK，此时任务变加入队列之中了，那什么时候才会添加新线程呢？

如果无法将请求加入队列，则创建新的线程，除非创建此线程超出 maximumPoolSize，在这种情况下，任务将被拒绝。这里就很有意思了，可能会出现无法加入队列吗？不像SynchronousQueue那样有其自身的特点，对于无界队列来说，总是可以加入的（资源耗尽，当然另当别论）。换句说，永远也不会触发产生新的线程！corePoolSize大小的线程数会一直运行，忙完当前的，就从队列中拿任务开始运行。所以要防止任务疯长，比如任务运行的实行比较长，而添加任务的速度远远超过处理任务的时间，而且还不断增加，不一会儿就爆了。

有界队列，使用ArrayBlockingQueue
```
new ThreadPoolExecutor(

    2, 4, 30, TimeUnit.SECONDS,

    new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2),

    new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),

    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
```
arrayblockingqueue比较复杂，JDK也不推荐使用。

假设，所有的任务都永远无法执行下去。

首先，来A，B直接运行。如果来了C，D。则他们会在queue中。如果接下来再来e，f。队列无法再接受，线程数也到达最大的限制了，那么就会用拒绝策略。

向线程池提交任务
```
threadsPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
            }
        });
```
我们也可以使用submit 方法来提交任务，它会返回一个future,那么我们可以通过这个future来判断任务是否执行成功，通过future的get方法来获取返回值，get方法会阻塞住直到任务完成，而使用get(long timeout, TimeUnit unit)方法则会阻塞一段时间后立即返回，这时有可能任务没有执行完。
```
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();
}
```
线程池关闭：

调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池

原理：是遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。

shutdownNow首先将线程池的状态设置成STOP，然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表。

shutdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程。

只要调用了这两个关闭方法的其中一个，isShutdown方法就会返回true。当所有的任务都已关闭后,才表示线程池关闭成功，这时调用isTerminaed方法会返回true。

线程池分析：

源码：
```
public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
       throw new NullPointerException();
    //如果线程数小于基本线程数，则创建线程并执行当前任务 
    if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {
    //如线程数大于等于基本线程数或线程创建失败，则将当前任务放到工作队列中。
        if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {
            if (runState != RUNNING || poolSize == 0)
                      ensureQueuedTaskHandled(command);
        }
    //如果线程池不处于运行中或任务无法放入队列，并且当前线程数量小于最大允许的线程数量，
则创建一个线程执行任务。
        else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))
        //抛出RejectedExecutionException异常
            reject(command); // is shutdown or saturated
    }
}
```
工作线程。线程池创建线程时，会将线程封装成工作线程Worker，Worker在执行完任务后，还会无限循环获取工作队列里的任务来执行。我们可以从Worker的run方法里看到这点：
```
public void run() {
     try {
           Runnable task = firstTask;
           firstTask = null;
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                    runTask(task);
                    task = null;
            }
      } finally {
             workerDone(this);
      }
} 
```
合理的配置线程池

优先级不同的任务可以使用优先级队列PriorityBlockingQueue来处理。它可以让优先级高的任务先得到执行，需要注意的是如果一直有优先级高的任务提交到队列里，那么优先级低的任务可能永远不能执行。

执行时间不同的任务可以交给不同规模的线程池来处理，或者也可以使用优先级队列，让执行时间短的任务先执行。

依赖数据库连接池的任务，因为线程提交SQL后需要等待数据库返回结果，如果等待的时间越长CPU空闲时间就越长，那么线程数应该设置越大，这样才能更好的利用CPU。

建议使用有界队列，有界队列能增加系统的稳定性和预警能力，可以根据需要设大一点，比如几千。

有一次我们组使用的后台任务线程池的队列和线程池全满了，不断的抛出抛弃任务的异常，通过排查发现是数据库出现了问题，导致执行SQL变得非常缓慢，因为后台任务线程池里的任务全是需要向数据库查询和插入数据的，所以导致线程池里的工作线程全部阻塞住，任务积压在线程池里。

如果当时我们设置成无界队列，线程池的队列就会越来越多，有可能会撑满内存，导致整个系统不可用，而不只是后台任务出现问题。当然我们的系统所有的任务是用的单独的服务器部署的，而我们使用不同规模的线程池跑不同类型的任务，但是出现这样问题时也会影响到其他任务。

线程池的监控

一些可以监控线程池的属性：
- taskCount：线程池需要执行的任务数量。
- completedTaskCount：线程池在运行过程中已完成的任务数量。小于或等于taskCount。
- largestPoolSize：线程池曾经创建过的最大线程数量。通过这个数据可以知道线程池是否满过。如等于线程池的最大大小，则表示线程池曾经满了。
- getPoolSize:线程池的线程数量。如果线程池不销毁的话，池里的线程不会自动销毁，所以这个大小只增不+ getActiveCount：获取活动的线程数。
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合理的配置线程池

线程池的监控