多线程技术主要解决处理器单元内多个线程执行的问题，可以减少处理器单元的闲置时间，增加处理器单元吞吐能力，多线程的情况下确实可以最大限度发挥多核处理器的计算能力，但是如果随意使用线程，对系统性能反而不利
线程池就是创建若干的可执行的线程放入一个池中，需要的时候从池中获取线程，不用自行创建，使用完成不需要销毁线程而是放入线程池中， 从而减少创建和销毁对象的开销
因此通过池资源来避免频繁的创建和销毁线程，让创建的线程进行复用，就有了线程池的概念，线程池里会维护一部分活跃的线程，如果有需要，就去线程池中取线程使用，用完归还到线程池中，免去创建和销毁线程的开销，且线程池也会对线程的数量有一定的限制，线程池的本质是对线程资源的复用
线程池的优势1.降低资源的消耗，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，任务可以不需要等待线程创建就可以立即执行
3.提高了线程的可管理性，不仅可以降低系统资源消耗，同时提高了系统稳定性
4.线程池可以实现统一的分配，调优和监控
线程池的架构Executor接口是最基础的接口
ExecutorService接口继承了Executor接口，在其上添加了一些扩展方法，可以说是真正的线程池接口
AbstractExecutorService抽象类实现了ExecutorService中的大部分的接口
ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService，是线程池的具体实现
ScheduledExecutorService接口继承自ExecutorService接口，提供了"周期性执行"的功能
ScheduledThreadPoolExecutor类即继承自ThreadPoolExecutor类并实现了ScheduledExecutorService接口，是”带有周期性执行“功能的线程池
Executors是线程池的静态工厂，提供了快速创建线程池的静态方法
Executor接口：提交任务接口，只提供了一个Executor方法，执行Runnable类型的任务
public interface Executor {
void execute(Runnable command);
}
ExecutorService接口：ExecutorService接口是真正线程池的接口，在Executor基础上做了一些扩展，主要是提交任务，终止任务
public interface ExecutorService extends Executor {
//关闭线程池
void shutdown();
//立即关闭
List shutdownNow();
//是否关闭
boolean isShutdown();
//是否终止
boolean isTerminated();
boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException;
//提交任务 ，提交任务类型多样，还具有异步功能
Future submit(Callable task);
Future submit(Runnable task, T result);
Future submit(Runnable task);
List> invokeAll(Collection> tasks)
throws InterruptedException;
List> invokeAll(Collection> tasks,
long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException;
T invokeAny(Collection> tasks)
throws InterruptedException, ExecutionException;
T invokeAny(Collection> tasks,
long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
ScheduledExecutorService接口：提供了具有周期性执行任务的方法
public interface ScheduledExecutorService extends ExecutorService {
public ScheduledFuture schedule(Runnable command,
long delay, TimeUnit unit);
public ScheduledFuture schedule(Callable callable,
long delay, TimeUnit unit);
public ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable command,
long initialDelay,
long period,
TimeUnit unit);
public ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
long initialDelay,
long delay,
TimeUnit unit);
}
Executors创建常见的线程池：
Executor工厂类提供初始化接口，主要如下几种
newFixedThreadPool:固定数量的线程池
演示：10个任务同时提交给newFixedThreadPool
private static AtomicInteger num=new AtomicInteger();
public static void main(String[] args) {
//固定数量的线程池
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
fixedThreadPool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Random random = new Random();
System.out.println("线程名："+Thread.currentThread().getName()+":执行任务："+num.getAndIncrement());
try {
Thread.sleep(random.nextInt(100));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
输出结果：
固定线程数量线程池底层实现：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new linkedBlockingQueue());
}
创建一个指定工作线程数的线程池，其中corepoolsize和maximumPoolSize相等，阻塞队列是基于linkedBlockingQueue实现的
FixedThreadPool：传入的核心线程数是固定的，所以成为有界线程池，最大线程数和核心线程数相等。假设核心线程数是3，一次性提交10个任务，先启动三个线程执行三个任务，剩下七个任务进入阻塞队列，因为核心线程数和最大线程数相等，所以keepAlivetime参数没有意义，等待任一线程执行结束就会继续从阻塞队列中获取一个任务进行执行
固定线程数量的线程池可以提高程序效率，同时可以节省创建线程消耗的时间
newCachedThreadPool：可缓存工作线程线程池
演示：10个任务同时提交给newCachedThreadPool
private static AtomicInteger num=new AtomicInteger();
public static void main(String[] args) {
//可缓存工作线程的线程池
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
cachedThreadPool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Random random = new Random();
System.out.println("线程名："+Thread.currentThread().getName()+":执行任务："+num.getAndIncrement());
try {
Thread.sleep(random.nextInt(100));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
执行结果：
通过演示可知，创建了多个线程来执行任务体
可缓存工作线程池底层实现：
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue());
}
创建一个可缓存的工作线程池，核心线程是0，线程池中线程数可达Integer.MAX_VALUE，即2^32，线程默认存活时间60秒，内部使用的队列SynchronousQueue同步阻塞队列，在没有任务执行时，当线程空闲的时间超过60秒，则工作线程将会终止，当提交新任务时，如果没有空闲线程，则创建新线程执行任务
可缓存线程池，如果有新的任务且没有可用的空闲线程，则新建线程，如果长时间线程空闲（超过60s）则对线程进行回收
此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统能够创建的最大线程大小，
可缓存线程池适合应用于耗时短，不需要考虑同步的场合
newSingleThreadExecutor：单个线程的线程池
演示：10个任务同时提交给newSingleThreadExecutor
private static AtomicInteger num=new AtomicInteger();
public static void main(String[] args) {
//单个线程的线程池
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
singleThreadExecutor.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Random random = new Random();
System.out.println("线程名："+Thread.currentThread().getName()+":执行任务："+num.getAndIncrement());
try {
Thread.sleep(random.nextInt(100));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
执行结果：
线程池中只能有一个线程来执行任务
单线程线程池底层实现：
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new linkedBlockingQueue()));
}
单线程线程池中只有一个线程，如果该线程异常结束，会重新创建一个新的线程继续执行任务，唯一的一个线程可以保证提交任务的顺序执行，内部使用linkedBlockingQueue作为阻塞队列
newFixedThreadPool(1)：固定数量的线程的线程池在给定参数为1的情况下就可以看做是newSingleThreadExecutor
newScheduledThreadPool：周期性执行任务线程池
public class DIYRunable implements Runnable {
private Integer num;
public DIYRunable(Integer num) {
this.num = num;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("线程名："+Thread.currentThread().getName()+":执行任务编号："+num+"：当前时间："+System.currentTimeMillis());
}
}
public class TestExecutors {
public static void main(String[] args) {
//周期性执行任务的线程池
ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
scheduledExecutorService.scheduleWithFixedDelay(
new DIYRunable(i),2,2,TimeUnit.SECONDS);
}
}
}
执行结果：
线程池可以在执行时间间隔内周期性执行所提交的任务，在实际的业务场景中可以使用该线程池定期的同步数据
周期性执行任务线程池底层实现：
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
忠告：
Executors的慎用
《阿里巴巴Java开发手册》有一条规定
ScheduledThreadPoolExecutor:周期性线程池【强制】线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。
Executors 返回的线程池对象的弊端如下:
FixedThreadPool 和 SingleThreadPool : 允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM。
CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool : 允许的创建线程数量为 Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM。
提供了两个主要方法：
public ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(
Runnable command,
long initialDelay,
long period,
TimeUnit unit);
public ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(
Runnable command,
long initialDelay,
long delay,
TimeUnit unit);
其中schedule方法用于单次调度执行任务。这里主要理解后面两个方法：
scheduleAtFixedRate：该方法在initialDelay时长后第一次执行任务，以后每隔period时长，再次执行任务。注意，period是从任务开始执行算起的。开始执行任务后，定时器每隔period时长检查任务是否执行完成，如果完成则启动新任务，否则等该任务结束后再启动新任务，看下面图例scheduleWithFixDelay:该方法在initialDelay时长后第一次执行任务，以后每当任务执行完成后，等待delay时长，再次执行任务，看下面图例：
ThreadPoolExecutor
ThreadPoolExecutor构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
corePoolSize：核心线程数量
线程池中的核心线程数，当提交一个任务时，线程池创建一个新线程执行任务，直到当前线程数等于 corePoolSize，如果当前线程数为corePoolSize，继续提交的任务会被存放到阻塞队列中，等待被执行
maximumPoolSize：最大线程数量
线程池中允许的最大的线程数，如果当前阻塞队列满了，且继续提交任务，则创建新的线程执行任务，前提是当前的线程数少于maximumPoolSize
keepAliveTime：空闲线程存活时间
线程空闲时存活时间，即当前线程没有任务执行时，线程会继续存活keepAliveTime，结合TimeUnit给定时间单位，默认情况下，该参数只有线程数大于corePoolSize时才会用
workQueue：阻塞队列
workQueue必须是BlockingQueue的阻塞队列，当线程池中的线程数超过corePoolSize时，线程会进入阻塞队列进行等待，通过workQueue线程池实现了阻塞功能
几种阻塞队列：
同步阻塞队列：SyschronousQueue：提交的任务直接提交给线程而不保存它
无界阻塞队列：linkedBlockingQueue：基于链表实现的无界队列，可以存放无限多的提交的任务
有界阻塞队列：ArrayBlockingQueue:基于数组实现的有界队列，指定队列的最大长度，防止资源耗尽
threadFactory：线程工厂创建线程的工厂，通过自定义的线程工厂可以给每个新建的线程设置一个具有识别度的线程名，默认线程名：pool-X-Thread-XX
实现ThreadFactory接口，接口声明如下：
public interface ThreadFactory {
Thread newThread(Runnable r);
}
RejectedExecutorsHandler：饱和策略
线程池的饱和策略，当阻塞队列满了，且没有空闲的工作线程，如果继续提交任务，必须采取一种策略处理该任务，线程池提供了4种策略
AbortPolicy：直接抛出异常，默认策略
CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来执行任务
DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中最靠前的任务，并将当前任务添加到队列中
DiscardPolicy：直接丢弃任务
也可以根据应用场景自定义饱和策略执行：RejectedExecutorsHandler
ThreadPoolExecutors线程池执行任务流程（1）如果线程池中的线程数量少于corePoolSize，就创建新的线程来执行新添加的任务；
（2）如果线程池中的线程数量大于等于corePoolSize，但队列workQueue未满，则将新添加的任务放到workQueue中，按照FIFO的原则依次等待执行（线程池中有线程空闲出来后依次将队列中的任务交付给空闲的线程执行）
（3）如果线程池中的线程数量大于等于corePoolSize，且队列workQueue已满，但线程池中的线程数量小于maximumPoolSize，则会创建新的线程来处理被添加的任务；
（4）如果线程池中的线程数量等于了maximumPoolSize，就用RejectedExecutionHandler来做拒绝处理
总结，当有新的任务要处理时，先看线程池中的线程数量是否大于corePoolSize，再看缓冲队列workQueue是否满，最后看线程池中的线程数量是否大于maximumPoolSize
另外，当线程池中的线程数量大于corePoolSize时，如果里面有线程的空闲时间超过了keepAliveTime，就将其移除线程池
