Java自带的线程池ThreadPoolExecutor

一、线程池引入

　　Java的线程池是Java5.0以后的新功能，它让开发者更易开发高效的多线程程序，也让多线程程序的性能大大提高。Java提供的关于线程池的API是基于原有线程API的，只是用另外一种方式来使用Java的多线程编程功能。
　　简单来说，线程池就是一个或者多个线程的集合。一般而言，线程池有一下几个部分。

• 完成任务的一个或者多个线程
• 用于调度管理的管理线程
• 要求执行的任务队列

那么为什么要使用线程池呢？当短时间内需要处理的任务数量很多时，使用线程池的好处体现在两点，

• 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，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务；
• 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)。

二、ThreadPoolExecutor

　　java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor类是线程池中最核心的一个类。它的继承关系为主要以下4个ThreadPoolExecutor、AbstractExecutorService、ExecutorService和Executor，
　　

　　在ThreadPoolExecutor类中提供了四个构造方法：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    .....
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue);

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory);

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

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
        BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);
    ...
}

　　
　　它的几个重要的参数的意思，

• corePoolSize：核心池的大小，默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中；
• maximumPoolSize：线程池最大线程数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程；
• keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize，即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数对于核心池中的线程也会起作用，直到线程池中的线程数为0；
• unit：参数keepAliveTime的时间单位；
• workQueue：一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务；
• threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程；
• handler：表示当拒绝处理任务时的策略。

举个简单的例子：
　　假如有一个工厂，工厂里面有10个工人，每个工人同时只能做一件任务。因此只要当10个工人中有工人是空闲的，来了任务就分配给空闲的工人做；当10个工人都有任务在做时，如果还来了任务，就把任务进行排队等待；如果说新任务数目增长的速度远远大于工人做任务的速度，那么此时工厂主管可能会想补救措施，比如重新招4个临时工人进来；然后就将任务也分配给这4个临时工人做；如果说着14个工人做任务的速度还是不够，此时工厂主管可能就要考虑不再接收新的任务或者抛弃前面的一些任务了。当这14个工人当中有人空闲时，而新任务增长的速度又比较缓慢，工厂主管可能就考虑辞掉4个临时工了，只保持原来的10个工人，毕竟请额外的工人是要花钱的。
　　这个例子中的corePoolSize就是10，而maximumPoolSize就是14（10+4）。也就是说corePoolSize就是线程池大小，maximumPoolSize在我看来是线程池的一种补救措施，即任务量突然过大时的一种补救措施。
　　当任务提交给线程池之后的处理策略，这里总结一下主要有4点：

• 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。

三、简单实例

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolTest {
     public static void main(String[] args) {   
         ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS,
                 new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));

         for(int i=0;i<15;i++){
             MyTask myTask = new MyTask(i);
             executor.execute(myTask);
             System.out.println("线程池中线程数目："+executor.getPoolSize()+"，队列中等待执行的任务数目："+
             executor.getQueue().size()+"，已执行完别的任务数目："+executor.getCompletedTaskCount());
         }
         executor.shutdown();
     }
}


class MyTask implements Runnable {
    private int taskNum;

    public MyTask(int num) {
        this.taskNum = num;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("正在执行task "+taskNum);
        try {
            Thread.currentThread();
            Thread.sleep(4000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("task "+taskNum+"执行完毕");
    }
}

运行结果

正在执行task 0
线程池中线程数目：1，队列中等待执行的任务数目：0，已执行完别的任务数目：0
线程池中线程数目：2，队列中等待执行的任务数目：0，已执行完别的任务数目：0
正在执行task 1
线程池中线程数目：3，队列中等待执行的任务数目：0，已执行完别的任务数目：0
正在执行task 2
线程池中线程数目：4，队列中等待执行的任务数目：0，已执行完别的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：0，已执行完别的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：1，已执行完别的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：2，已执行完别的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：3，已执行完别的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：4，已执行完别的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完别的任务数目：0
线程池中线程数目：6，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完别的任务数目：0
正在执行task 3
线程池中线程数目：7，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完别的任务数目：0
正在执行task 11
线程池中线程数目：8，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完别的任务数目：0
正在执行task 4
线程池中线程数目：9，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完别的任务数目：0
正在执行task 10
线程池中线程数目：10，队列中等待执行的任务数目：5，已执行完别的任务数目：0
正在执行task 12
正在执行task 13
正在执行task 14
task 2执行完毕
正在执行task 5
task 1执行完毕
正在执行task 6
task 0执行完毕
正在执行task 7
task 11执行完毕
task 3执行完毕
正在执行task 9
task 14执行完毕
正在执行task 8
task 13执行完毕
task 12执行完毕
task 10执行完毕
task 4执行完毕
task 5执行完毕
task 7执行完毕
task 6执行完毕
task 8执行完毕
task 9执行完毕

　　从执行结果可以看出，当线程池中线程的数目大于5时，便将任务放入任务缓存队列里面，当任务缓存队列满了之后，便创建新的线程。如果上面程序中，将for循环中改成执行20个任务，就会抛出任务拒绝异常了。

四、引用参考

• Java并发编程：线程池的使用 [经典全面]

• java自带线程池和队列详细讲解