併發程式設計執行緒池

合理利用執行緒池能夠帶來三個好處。

• 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，任務可以不需要的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，如果無限制的建立，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的分配，調優和監控。但是要做到合理的利用執行緒池，必須對其原理了如指掌。

1. Executor 框架簡介

在 Java 5 之後，併發程式設計引入了一堆新的啟動、排程和管理 執行緒的API。

• Executor 框架便是 Java 5 中引入的，其內部使用了執行緒池機制，它在 java.util.cocurrent 包下，通過該框架來控制執行緒的啟動、執行和關閉，可以簡化併發程式設計的操作。因此，在 Java 5之後，通過 Executor 來啟動執行緒比使用 Thread 的 start 方法更好，除了更易管理，效率更好（用執行緒池實現，節約開銷）外，還有關鍵的一點：有助於避免 this 逃逸問題——如果我們在構造器中啟動一個執行緒，因為另一個任務可能會在構造器結束之前開始執行，此時可能會訪問到初始化一半的物件用 Executor 在構造器中。

Executor 框架包括：執行緒池，Executor，Executors，ExecutorService，CompletionService，Future，Callable 等。

• Executor 介面中之定義了一個方法 execute（Runnable command），該方法接收一個 Runable 例項，它用來執行一個任務，任務即一個實現了 Runnable 介面的類。
• ExecutorService 介面繼承自 Executor 介面，它提供了更豐富的實現多執行緒的方法，比如，ExecutorService 提供了關閉自己的方法，以及可為跟蹤一個或多個非同步任務執行狀況而生成 Future 的方法。
• 可以呼叫 ExecutorService 的 shutdown（）方法來平滑地關閉 ExecutorService，呼叫該方法後，將導致 ExecutorService 停止接受任何新的任務且等待已經提交的任務執行完成(已經提交的任務會分兩類：一類是已經在執行的，另一類是還沒有開始執行的)，
• 當所有已經提交的任務執行完畢後將會關閉 ExecutorService。因此我們一般用該介面來實現和管理多執行緒。

ExecutorService 的生命週期包括三種狀態：執行、關閉、終止

• 建立後便進入執行狀態，當呼叫了 shutdown（）方法時，便進入關閉狀態，此時意味著 ExecutorService
• 不再接受新的任務，但它還在執行已經提交了的任務，當素有已經提交了的任務執行完後，便到達終止狀態。
• 如果不呼叫 shutdown（）方法，ExecutorService 會一直處在執行狀態，不斷接收新的任務，執行新的任務，伺服器端一般不需要關閉它，保持一直執行即可。

Executors 提供了一系列工廠方法用於創先執行緒池，返回的執行緒池都實現了 ExecutorService 介面

[x] public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

• 建立固定數目執行緒的執行緒池。
• newFixedThreadPool 與 cacheThreadPool 差不多，也是能 reuse 就用，但不能隨時建新的執行緒。。
• 其獨特之處:任意時間點，最多隻能有固定數目的活動執行緒存在，此時如果有新的執行緒要建立，只能放在另外的佇列中等待，直到當前的執行緒中某個執行緒終止直接被移出池子。
• 和 cacheThreadPool 不同，FixedThreadPool 沒有 IDLE 機制（可能也有，但既然文件沒提，肯定非常長，類似依賴上層的 TCP 或 UDP IDLE 機制之類的），所以 FixedThreadPool 多數針對一些很穩定很固定的正規併發執行緒，多用於伺服器。
• 從方法的原始碼看，cache池和fixed 池呼叫的是同一個底層 池，只不過引數不同:
• fixed 池執行緒數固定，並且是0秒IDLE（無IDLE）。
• cache 池執行緒數支援 0Integer.MAX_VALUE(顯然完全沒考慮主機的資源承受能力），60 秒 IDLE 。

[x] public static ExecutorService newCachedThreadPool()

• 建立一個可快取的執行緒池，呼叫execute將重用以前構造的執行緒（如果執行緒可用）。如果現有執行緒沒有可用的，則建立一個新執行緒並新增到池中。
• 終止並從快取中移除那些已有 60 秒鐘未被使用的執行緒
• 快取型池子，先檢視池中有沒有以前建立的執行緒，如果有，就 reuse 如果沒有，就建一個新的執行緒加入池中
• 快取型池子通常用於執行一些生存期很短的非同步型任務 因此在一些面向連線的 daemon 型 SERVER 中用得不多。但對於生存期短的非同步任務，它是 Executor 的首選能 reuse 的執行緒，必須是 timeout IDLE 內的池中執行緒，預設 timeout 是 60s,超過這個 IDLE 時長，執行緒例項將被終止及移出池。
• 注意，放入 CachedThreadPool 的執行緒不必擔心其結束，超過 TIMEOUT 不活動，其會自動被終止

[x] public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

• 建立一個單執行緒化的Executor。
• 單例執行緒，任意時間池中只能有一個執行緒
• 用的是和 cache 池和 fixed 池相同的底層池，但執行緒數目是 11,0 秒 IDLE（無 IDLE）

[x] public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

• 建立一個支援定時及週期性的任務執行的執行緒池，多數情況下可用來替代Timer類。
• 排程型執行緒池
• 這個池子裡的執行緒可以按 schedule 依次 delay 執行，或週期執行
• 這四種方法都是用的 Executors 中的 ThreadFactory 建立的執行緒

例項程式碼
Executor 執行 Runnable 任務
通過 Executors 的以上四個靜態工廠方法獲得 ExecutorService 例項，而後呼叫該例項的 execute（Runnable command）方法即可。
一旦 Runnable 任務傳遞到 execute（）方法，該方法便會自動在一個執行緒上執行。
下面是 Executor 執行 Runnable 任務的示例程式碼：

 1 import java.util.concurrent.ExecutorService;   
 2 import java.util.concurrent.Executors;   
 3 
 4 public class TestCachedThreadPool{   
 5   public static void main(String[] args){   
 6       ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();   
 7 //      ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);  
 8 //      ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();  
 9       for (int i = 0; i < 5; i++){   
10           executorService.execute(new TestRunnable());   
11           System.out.println("************* a" + i + " *************");   
12       }   
13       executorService.shutdown();   
14   }   
15 }   
16 
17 class TestRunnable implements Runnable{   
18   public void run(){   
19       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "執行緒被呼叫了。");   
20   }   
21 }