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：
| Executor | ExecutorService |
|---|---|
| Executor 是 Java 线程池的核心接口，用来并发执行提交的任务 | ExecutorService 是 Executor 接口的扩展，提供了异步执行和关闭线程池的方法 |
| 提供execute()方法用来提交任务 | 提供submit()方法用来提交任务 |
| execute()方法无返回值 | submit()方法返回Future对象，可用来获取任务执行结果 |
| 不能取消任务 | 可以通过Future.cancel()取消pending中的任务 |
| 没有提供和关闭线程池有关的方法 | 提供了关闭线程池的方法 |
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：救急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：救急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
通过 ThreadPoolExcutor 可以创建一个线程池，但是上面的方法有些复杂，方法的参数过多，给开发造成不必要的麻烦。所以在JDK1.5中就引入了一个工具类 Excutors，这个类提供了众多的工厂方法，可以更方便的方式创建线程池。下面是通过Excutors来创建线程池。
通过Executors可以创建四种线程池
newFixedThreadPool
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), threadFactory); }