一、執行緒池

1、什麼是執行緒池

Java中的執行緒池是運用場景最多的併發框架，幾乎所有需要非同步或併發執行任務的程式 都可以使用執行緒池。在開發過程中，合理地使用執行緒池能夠帶來3個好處。

• 第一：降低資源消耗。通過重複利用已建立的執行緒降低執行緒建立和銷燬造成的消耗。
• 第二：提高響應速度。當任務到達時，任務可以不需要等到執行緒建立就能立即執行。
• 第三：提高執行緒的可管理性。執行緒是稀缺資源，如果無限制地建立，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，使用執行緒池可以進行統一分配、調優和監控。但是，要做到合理利用

頻繁的建立多執行緒，非常佔用CPU，執行緒過多時造成執行緒池溢位

2、執行緒池作用

執行緒池是為突然大量爆發的執行緒設計的，通過有限的幾個固定執行緒為大量的操作服務，減少了建立和銷燬執行緒所需的時間，從而提高效率。

如果一個執行緒的時間非常長，就沒必要用執行緒池了(不是不能作長時間操作，而是不宜。)，況且我們還不能控制執行緒池中執行緒的開始、掛起、和中止。

二、執行緒池的分類

ThreadPoolExecutor

Executor框架的最頂層實現是ThreadPoolExecutor類，Executors工廠類中提供的newScheduledThreadPool、newFixedThreadPool、newCachedThreadPool方法其實也只是ThreadPoolExecutor的建構函式引數不同而已。通過傳入不同的引數，就可以構造出適用於不同應用場景下的執行緒池。

• corePoolSize： 核心池的大小。 當有任務來之後，就會建立一個執行緒去執行任務，當執行緒池中的執行緒數目達到corePoolSize後，就會把到達的任務放到快取佇列當中
• maximumPoolSize： 執行緒池最大執行緒數，它表示線上程池中最多能建立多少個執行緒；
• keepAliveTime： 表示執行緒沒有任務執行時最多保持多久時間會終止。
• unit： 引數keepAliveTime的時間單位，有7種取值，在TimeUnit類中有7種靜態屬性

1、執行緒池四種建立方式

Java通過Executors（jdk1.5併發包）提供四種執行緒池，分別為：

• newCachedThreadPool建立一個可快取執行緒池，如果執行緒池長度超過處理需要，可靈活回收空閒執行緒，若無可回收，則新建執行緒。
• newFixedThreadPool 建立一個定長執行緒池，可控制執行緒最大併發數，超出的執行緒會在佇列中等待。
• newScheduledThreadPool 建立一個定長執行緒池，支援定時及週期性任務執行。
• newSingleThreadExecutor 建立一個單執行緒化的執行緒池，它只會用唯一的工作執行緒來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO,LIFO,優先順序)執行。

2、newCachedThreadPool

建立一個可快取執行緒池，如果執行緒池長度超過處理需要，可靈活回收空閒執行緒，若無可回收，則新建執行緒。示例程式碼如下：

// 無限大小執行緒池 jvm自動回收
		ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			final int temp = i;
			newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {

				@Override
				public void run() {
					try {
						Thread.sleep(100);
					} catch (Exception e) {
						// TODO: handle exception
					}
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",i:" + temp);

				}
			});
		}
複製程式碼

總結: 執行緒池為無限大，當執行第二個任務時第一個任務已經完成，會複用執行第一個任務的執行緒，而不用每次新建執行緒。

3、newFixedThreadPool

建立一個定長執行緒池，可控制執行緒最大併發數，超出的執行緒會在佇列中等待。示例程式碼如下：

ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			final int temp = i;
			newFixedThreadPool.execute(new Runnable() {

				@Override
				public void run() {
				    try {
                        Thread.sleep(2000);
                    } catch (Exception e) {
                        // TODO: handle exception
                    }
					System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ",i:" + temp);

				}
			});
		}
複製程式碼

總結:因為執行緒池大小為5，每個任務輸出index後sleep 2秒，所以每兩秒列印3個數字。 定長執行緒池的大小最好根據系統資源進行設定。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

4、newScheduledThreadPool

建立一個定長執行緒池，支援定時及週期性任務執行。延遲執行示例程式碼如下：

ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			final int temp = i;
			newScheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
				public void run() {
					System.out.println("i:" + temp);
				}
			},3,TimeUnit.SECONDS);
}
複製程式碼

程式啟動後會等待3秒，再執行

5、newSingleThreadExecutor

建立一個單執行緒化的執行緒池，它只會用唯一的工作執行緒來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO,優先順序)執行。示例程式碼如下：

ExecutorService newSingleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			final int index = i;
			newSingleThreadExecutor.execute(new Runnable() {

				@Override
				public void run() {
					System.out.println("index:" + index);
					try {
						Thread.sleep(200);
					} catch (Exception e) {
						// TODO: handle exception
					}
				}
			});
		}
複製程式碼

結果依次輸出

6、執行緒池原理剖析

提交一個任務到執行緒池中，執行緒池的處理流程如下：

• 1、判斷執行緒池裡的核心執行緒是否都在執行任務，如果不是（核心執行緒空閒或者還有核心執行緒沒有被建立）則建立一個新的工作執行緒來執行任務。如果核心執行緒都在執行任務，則進入下個流程。
• 2、執行緒池判斷工作佇列是否已滿，如果工作佇列沒有滿，則將新提交的任務儲存在這個工作佇列裡。如果工作佇列滿了，則進入下個流程。
• 3、判斷執行緒池裡的執行緒是否都處於工作狀態，如果沒有，則建立一個新的工作執行緒來執行任務。如果已經滿了，則交給飽和策略來處理這個任務。

7、自定義執行緒執行緒池

• corePoolSize： 核心池的大小。 當有任務來之後，就會建立一個執行緒去執行任務，當執行緒池中的執行緒數目達到corePoolSize後，就會把到達的任務放到快取佇列當中
• maximumPoolSize： 執行緒池最大執行緒數，它表示線上程池中最多能建立多少個執行緒；
• keepAliveTime： 表示執行緒沒有任務執行時最多保持多久時間會終止。
• unit： 引數keepAliveTime的時間單位，有7種取值，在TimeUnit類中有7種靜態屬性

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,maximumPoolSize,keepAliveTime,unit,new ArrayBlockingQueue<>(3))
new ThreadPoolExecutor(1,2,60L,TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(3))
複製程式碼

如果當前執行緒池中的執行緒數目小於corePoolSize，則每來一個任務，就會建立一個執行緒去執行這個任務；

如果當前執行緒池中的執行緒數目>=corePoolSize，則每來一個任務，會嘗試將其新增到任務快取佇列當中，若新增成功，則該任務會等待空閒執行緒將其取出去執行；若新增失敗（一般來說是任務快取佇列已滿），則會嘗試建立新的執行緒去執行這個任務；

如果佇列已經滿了，則在匯流排程數不大於maximumPoolSize的前提下，則建立新的執行緒

如果當前執行緒池中的執行緒數目達到maximumPoolSize，則會採取任務拒絕策略進行處理；

如果執行緒池中的執行緒數量大於 corePoolSize時，如果某執行緒空閒時間超過keepAliveTime，執行緒將被終止，直至執行緒池中的執行緒數目不大於corePoolSize；

如果允許為核心池中的執行緒設定存活時間，那麼核心池中的執行緒空閒時間超過keepAliveTime，執行緒也會被終止。

public class Test0007 {

	public static void main(String[] args) {
		ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(1,new ArrayBlockingQueue<>(3));
		for (int i = 1; i <= 6; i++) {
			TaskThred t1 = new TaskThred("任務" + i);
			executor.execute(t1);
		}
		executor.shutdown();
	}
}

class TaskThred implements Runnable {
	private String taskName;

	public TaskThred(String taskName) {
		this.taskName = taskName;
	}

	@Override
	public void run() {
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+taskName);
	}

}
複製程式碼

8、CPU密集

CPU密集的意思是該任務需要大量的運算，而沒有阻塞，CPU一直全速執行。 CPU密集任務只有在真正的多核CPU上才可能得到加速(通過多執行緒)，而在單核CPU上，無論你開幾個模擬的多執行緒，該任務都不可能得到加速，因為CPU總的運算能力就那些。

9、IO密集

IO密集型，即該任務需要大量的IO，即大量的阻塞。在單執行緒上執行IO密集型的任務會導致浪費大量的CPU運算能力浪費在等待。所以在IO密集型任務中使用多執行緒可以大大的加速程式執行，即時在單核CPU上，這種加速主要就是利用了被浪費掉的阻塞時間。

10、總結

要想合理的配置執行緒池的大小，首先得分析任務的特性，可以從以下幾個角度分析：

1. 任務的性質：CPU密集型任務、IO密集型任務、混合型任務。
2. 任務的優先順序：高、中、低。
3. 任務的執行時間：長、中、短。
4. 任務的依賴性：是否依賴其他系統資源，如資料庫連線等。

性質不同的任務可以交給不同規模的執行緒池執行。

對於不同性質的任務來說，CPU密集型任務應配置儘可能小的執行緒，如配置CPU個數+1的執行緒數，IO密集型任務應配置儘可能多的執行緒，因為IO操作不佔用CPU，不要讓CPU閒下來，應加大執行緒數量，如配置兩倍CPU個數+1，而對於混合型的任務，如果可以拆分，拆分成IO密集型和CPU密集型分別處理，前提是兩者執行的時間是差不多的，如果處理時間相差很大，則沒必要拆分了。

若任務對其他系統資源有依賴，如某個任務依賴資料庫的連線返回的結果，這時候等待的時間越長，則CPU空閒的時間越長，那麼執行緒數量應設定得越大，才能更好的利用CPU。

當然具體合理執行緒池值大小，需要結合系統實際情況，在大量的嘗試下比較才能得出

• CPU密集型時，任務可以少配置執行緒數，大概和機器的cpu核數相當，這樣可以使得每個執行緒都在執行任務
• IO密集型時，大部分執行緒都阻塞，故需要多配置執行緒數，2*cpu核數

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