线程池

回顾：对于线程，有两种实现方式：
    第一种是继承Thread类，重写run()方法;[其中Thread类其实也是实现了Runnable接口]
    第二种是实现Runnable接口，实现run()方法！

当用户请求来了的时候，就创建一个线程，这样使用起来确实挺方便，那么问题来了，
当请求并发数量很大的时候呢？光是创建和销毁这些线程就足以把内存消耗光而宕机了！

如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。
那么有没有一种办法使得线程可以复用，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？

这就有了线程池的由来！

线程池可以解决两个不同问题：

由于减少了每个任务调用的开销，它们通常可以在执行大量异步任务时提供增强的性能，并且还可以提供绑定和管理资源（包括执行任务集时使用的线程）的方法。

每个 ThreadPoolExecutor 还维护着一些基本的统计数据，如完成的任务数。

以下是线程池核心类之间的关系图：类图，通过该图可以很清楚的明白他们之间的关系！！



因为Executors中包含了静态方法newFixedThreadPool等等，所以可以通过它们来创建符合自己需求的线程池！

例如：ExecutorService exe = Executors.newFixedThreadPool(5);

java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor类是线程池中最核心的一个类，因此如果要透彻地了解Java中的线程池，必须先了解这个类！

解释一下下面几个重要的属性：

private volatile int   poolSize;       //线程池中当前的线程数
private int largestPoolSize;   //用来记录线程池中曾经出现过的最大线程数
private long completedTaskCount;   //用来记录已经执行完毕的任务个数
private volatile long  keepAliveTime;    //线程存活时间
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;      //任务缓存队列，用来存放等待执行的任务

该类提供了四个构造方法：

仔细看源码的话就会发现，其实有三个构造方法都是最终调用了第四个构造方法，也就是下面这个：

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;
}

现在来分析各个参数的具体含义：

   corePoolSize

-
池中所保存的线程数，包括空闲线程。

       在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了        prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即
    在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。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

- 池中允许的最大线程数,它表示在线程池中最多能创建多少个线程；

keepAliveTime

- 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。

unit

- keepAliveTime 参数的时间单位。

workQueue

- 执行前用于保持任务的队列。此队列仅保持由execute 方法提交的Runnable 任务。它是一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务，排队策略跟BlockingQueue有关！在后面讲述！

threadFactory

- 执行程序创建新线程时使用的工厂。

handler

- 由于超出线程范围和队列容量而使执行被阻塞时所使用的处理程序。

可能看到上面的参数具体含义很多人还是不太明白，对于多线程，其实可以用下面三点来总结上面参数的表达含义！！！

1. 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。 

2. 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。 

3. 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。

对于上面所说的BlockingQueue排队序列，其包含有三种通用策略： 

1. 直接提交。工作队列的默认选项是 SynchronousQueue，它将任务直接提交给线程而不保持它们。在此，如果不存在可用于立即     运行任       务的线程，则试图把任务加入队列将失败，因此会构造一个新的线程。此策略可以避免在处理可能具有内部依赖性的请求     集时出现锁。直     接提交通常要求无界 maximumPoolSizes 以避免拒绝新提交的任务。当命令以超过队列所能处理的平均数连续到
    达时，此策略允许无界       线程具有增长的可能性。 

2. 无界队列。使用无界队列（例如，不具有预定义容量的 LinkedBlockingQueue）将导致在所有 corePoolSize 线程都忙时新任务     在队列中     等待。这样，创建的线程就不会超过 corePoolSize。（因此，maximumPoolSize 的值也就无效了。）当每个任务完全     独立于其他任务，     即任务执行互不影响时，适合于使用无界队列；例如，在 Web 页服务器中。这种排队可用于处理瞬态突发请     求，当命令以超过队列所能       处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增长的可能性。 

3. 有界队列。当使用有限的 maximumPoolSizes 时，有界队列（如 ArrayBlockingQueue）有助于防止资源耗尽，但是可能较难调     整和控       制。队列大小和最大池大小可能需要相互折衷：使用大型队列和小型池可以最大限度地降低 CPU 使用率、操作系统资源     和上下文切换开       销，但是可能导致人工降低吞吐量。如果任务频繁阻塞（例如，如果它们是
I/O 边界），则系统可能为超过您     许可的更多线程安排时间。     使用小型队列通常要求较大的池大小，CPU 使用率较高，但是可能遇到不可接受的调度开销，这样也     会降低吞吐量。 

线程池状态

　  在ThreadPoolExecutor中定义了一个volatile变量，另外定义了几个static final变量表示线程池的各个状态：

volatile int runState;
static final int RUNNING    = 0;
static final int SHUTDOWN   = 1;
static final int STOP       = 2;
static final int TERMINATED = 3;

      runState表示当前线程池的状态，它是一个volatile变量用来保证线程之间的可见性；

      每次线程去读取volatile修饰的这个变量的时候，都是从内存中读取的最新的值！！

      (非volatile类型的64位数值变量【long  double】，JVM允许将64位读操作和写操作分解成两个32位的操作，当读取一个long变量时，

      如果对该变量的读操作和写操作在不同的线程中执行，那么很可能会取到某个值的高32位和另一个值的低32位)

　　下面的几个static final变量表示runState可能的几个取值。

　　当创建线程池后，初始时，线程池处于RUNNING状态；

　　如果调用了shutdown()方法，则线程池处于SHUTDOWN状态，此时线程池不能够接受新的任务，它会等待所有任务执行完毕；

　　如果调用了shutdownNow()方法，则线程池处于STOP状态，此时线程池不能接受新的任务，并且会去尝试终止正在执行的任务；

　　当线程池处于SHUTDOWN或STOP状态，并且所有工作线程已经销毁，任务缓存队列已经清空或执行结束后，线程池被设置为TERMINATED状态。

线程池的关闭

　　ThreadPoolExecutor提供了两个方法，用于线程池的关闭，分别是shutdown()和shutdownNow()，其中：

       shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但再也不会接受新的任务

      shutdownNow()：立即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务

对于ThreadPoolExecutor类中实现的几个核心方法，比如execute方法，这里就不再解析，可以通过阅读源码来跟踪其用法！

对于线程池，现在很多框架都已经封装了，比如Spring,在创建方面，这样就简化了线程池的使用！

给个spring创建线程池的示例：

<!-- spring创建线程池 -->
<bean id="threadPoolExecuter" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor" >
<property name="corePoolSize" value="2"/>
<property name="maxPoolSize" value="20"/>
<property name="queueCapacity" value="200"/>
</bean>

以上