线程和线程池理解
关于线程和线程池的学习，我们可以从以下几个方面入手：
第一，什么是线程，线程和进程的区别是什么
第二，线程中的基本概念，线程的生命周期
第三，单线程和多线程
第四，线程池的原理解析
第五，常见的几种线程池的特点以及各自的应用场景
一、什么是线程，线程和进程的区别是什么
首先，进程是一个动态的过程，是一个活动的实体，简单来说，一个应用程序的运行就可以看作是一个进程。而线程，是运行中实际任务的执行者。可以说，进程中包含了多个可以同时运行的线程。
二、什么是线程的生命周期
第一阶段新建，用new Thread() 方法创建一个新线程。
第二阶段就绪，调用线程的start() 方法，线程进入就绪(Runnable)状态，此时创建出来的线程进入抢占CPU资源的状态，谁先抢到CPU资源，谁先开始执行。
第三阶段运行，当线程抢到了CPU的执行权后，线程就进入了运行（Running）状态，此时会执行run()方法来实现线程的操作和功能。
第四阶段阻塞，在运行过程中，可能因为某些原因导致运行状态的线程进入阻塞状态，第一种，当线程主动调用了sleep()状态时，线程会进入阻塞状态，当睡眠时常过去后，就会自动进入就绪状态。还有一种当线程进入正在等待wait()某个通知，会进入阻塞状态，直到线程获取notify（）/notifyAll（）消息，线程才会进入就绪状态。第三种线程在等待某个输入输出流的完成。第四种在某个对象调用synchronized同步控制。那么，为什么会有阻塞状态出现呢？我们都知道,CPU的资源是十分宝贵的，所以，当线程正在进行某种不确定时长的任务时，Java就会收回CPU的执行权，从而合理应用CPU的资源。
第五阶段销毁，如果线程正常执行完毕，或非常态的调用stop()方法强制性中止，或出现异常导致结束，那么线程就要被销毁释放资源。
三、什么是单线程和多线程
单线程顾名思义是只有一条线程在执行任务，在工作中很难遇到。多线程则是创建多条线程同时执行任务，在多线程的使用过程中，还有许多需要我们了解的概念。比如，在理解上串行，并行和并发的区别，以及在实际应用的过程中多线程的安全问题，对此，我们需要进行详细的了解。
串行，并行，并发：
串行：多个任务，执行时一个执行完再执行另一个。 比喻：吃完饭再看视频。
并发：多个线程在单个核心运行，同一时间一个线程运行，系统不停的切换线程，看起来是同时运行，实际上是系统不停的切换。比喻：一会跑去吃饭，一会去看电视。
并行：每个线程分配独立的核心，线程同时运行。比喻：一边吃饭一边看电视。
在单CPU系统中，系统调度在某一时刻只能让一个线程运行，调度机制有多种形式，一般是以时间片轮询的方式。这种不断切换需要运行的线程让其运行就叫并发（concurrent）。而在多CPU系统中，可以让两个以上的线程同时运行，这就叫作并行（parallel）。
并发是有状态的，“具有可论证的确定性，但是实际上具有不可确定性”；"并发"在微观上不是同时执行的，只是把时间分成若干段，使多个进程快速交替的执行，从宏观外来看，好像是这些进程都在执行。使用多个线程可以帮助我们在单个处理系统中实现更高的吞吐量，如果一个程序是单线程的，这个处理器在等待一个同步I/O操作完成的时候，他仍然是空闲的。在多线程系统中，当一个线程等待I/O的同时，其他的线程也可以执行。
异步与多线程：
异步和多线程并不是同一关系，异步是最终目的，多线程只是我们实现异步的一种手段。异步是调用者发送一个请求给被调用者，而调用者不用等待请求结果的返回，可以去做其他事。实现异步可以使用多线程或交给其他进程来处理。
1）多线程实现异步的好处，因为异步代码比较难以实现，多线程相对容易，但多线程本质是同步，效率上比不上异步。
2）多线程和异步都可以实现避免线程堵塞的问题，从而提高软件的可响应性。
3）异步操作的本质：所有的程序最终都会由计算机硬件来执行，所以为了更好的理解异步操作的本质，我们有必要了解一下它的硬件基础。 熟悉电脑硬件的朋友肯定对DMA这个词不陌生，硬盘、光驱的技术规格中都有明确DMA的模式指标，其实网卡、声卡、显卡也是有DMA功能的。DMA就是直接内存访问的意思，也就是说，拥有DMA功能的硬件在和内存进行数据交换的时候可以不消耗CPU资源。只要CPU在发起数据传输时发送一个指令，硬件就开始自己和内存交换数据，在传输完成之后硬件会触发一个中断来通知操作完成。这些无须消耗CPU时间的I/O操作正是异步操作的硬件基础。所以即使在DOS这样的单进程（而且无线程概念）系统中也同样可以发起异步的DMA操作。
4）线程的本质：线程不是一个计算机硬件的功能，二十操作系统提供的一种逻辑功能，线程的本质是进程中一段并发运行的代码，所以线程需要操作系统提供CPU资源来进行运行和调度。
5）异步操作的优缺点：因为异步操作无需额外的线程负担，并且使用回调的方式进行处理，在设计良好的情况下，处理函数可以不用使用共享变量（即使无法完全不用，最起码可以减少共享变量的数量），减少死锁的可能性。当然异步操作也并非完美无暇。编写异步操作的复杂程度较高，程序主要使用回调方式进行处理，与普通人的思维方式有些初入，而且难以调试。
6）多线程的优缺点：多线程的优点很明显，线程中的处理程序依然是顺序执行，符合普通人的思维习惯，所以编程简单。但是多线程的缺点也同样明显，线程的使用（滥用）会给系统带来上下文切换的额外负担。并且线程间的共享变量可能造成死锁的出现。
7）适用范围:我认为：当需要执行I/O操作时，使用异步操作比使用线程+同步I/O操作更合适。I/O操作不仅包括了直接的文件、网络的读写，还包括数据库操作、Web Service、HttpRequest以及.Net Remoting等跨进程的调用。而线程的适用范围则是那种需要长时间CPU运算的场合，例如耗时较长的图形处理和算法执行。但是往往由于使用线程编程的简单和符合习惯，所以很多朋友往往会使用线程来执行耗时较长的I/O操作。这样在只有少数几个并发操作的时候还无伤大雅，如果需要处理大量的并发操作时就不合适了。
多核下线程数量选择
计算密集型
- 程序主要为复杂的逻辑判断和复杂的运算。
- cpu的利用率高，不用开太多的线程，开太多线程反而会因为线程切换时切换上下文而浪费资源。
IO密集型
- 程序主要为IO操作，比如磁盘IO(读取文件)和网络IO(网络请求)。
- 因为IO操作会阻塞线程，cpu利用率不高，可以开多点线程，阻塞时可以切换到其他就绪线程，提高cpu利用率。
总结
- 提高性能的一种方式：提高硬件水平，处理速度或核心数。
- 另一种方式：根据实际场景，合理设置线程数，软件上提高cpu利用率。
四、线程池的原理解析
从以上介绍我们可以看出在一个应用程序中，我们需要多次使用线程，也就意味着，我们需要多次创建和销毁线程。而创建和销毁线程的过程势必消耗内存，在Java中内存资源是十分宝贵的，因此我们提出线程池的概念。
线程池：线程池是一种多线程的处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。
如何创建线程池？Java中提供了创建线程池的一个类Executor
而我们创建时一般使用其子类ThreadPoolExecutor。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)
这是其中最重要的一个构造方法，这个方法决定了创建出来的线程池的各种属性，下面依靠一张图来更好的理解线程池和这几个参数：
从图中我们可以看出，线程池中的corePoolSize就是线程池中的核心线程数，这几个核心线程，在没有用时也不会被回收。maximumPoolSize就是线程池中可容纳的最大线程数，而KeepAliveTime就是线程池除核心线程外其他线程最长可保留时间，因为在线程池中，除了核心线程其他线程都有存活时间能被清除。Util就是计算这个时间的单位。workQueue就是等待队列，任务可以存储在任务队列中等待被执行，执行是先进先出原则。threadFactory这是创建线程的线程工厂，最后一个handler是拒绝策略，我们可以在任务满了之后，拒绝执行某些任务。
线程池的执行流程又是怎样的呢？
由图我们可以看出，任务进来时，首先执行判断，判断核心线程是否处于空闲状态，如果不是，核心线程就先就执行任务，如果核心线程已满，则判断任务队列是否有地方存放该任务，若果有，就将任务保存在任务队列中，等待执行，如果满了，在判断最大可容纳的线程数，如果没有超出这个数量，就开创非核心线程执行任务，如果超出了，就调用handler实现拒绝策略。
handler的拒绝策略：
有四种：
1. AbortPolicy: 不执行任务，直接抛出异常，提示线程池已满
2. DisCardPolicy: 不执行新任务，也不抛出异常
3. DisCardOldSetPolicy: 将消息队列中的第一个任务替换替换为当前新进来的任务执行
4. CallerRunPolicy: 直接调用execute来执行当前任务
五、四种常见的线程池
1. CachedThreadPool: 可缓存的线程池，该线程池中没有核心线程，非核心线程的数量为Integer.max_value，就是无限大，当有需要时创建线程来执行任务，没有需要时回收线程，适用于耗时少，任务量大的情况。
2. ScheduledThreadPool: 周期性执行任务的线程池，按照某种特定的计划执行线程中的任务，有核心线程，但也有非核心线程，非核心线程的大小也为无限大。适用于执行周期性的任务。
3. SingleThreadPool: 只有一条线程来执行任务，适用于有顺序的任务的应用场景。
4. FixedThreadPool: 定长的线程池，有核心线程，核心线程即为最大的线程数量，没有非核心线程。当前的线程数能够比较稳定保证一个数。能够避免频繁回收线程和创建线程。故适用于处理cpu密集型的任务，确保cpu在长期被工作线程使用的情况下，尽可能少的分配线程，即适用长期的任务。