ThreadPoolExecutor线程池

一、什么是ThreadPoolExecutor线程池

ThreadPoolExecutor是Java中的一个线程池实现类，它提供了一种方便管理和复用线程的方式。通过使用ThreadPoolExecutor，可以更好地控制和管理多线程任务的执行。

ThreadPoolExecutor的构造函数有多个参数，其中一些重要的参数如下：

1. corePoolSize：核心线程池大小，即线程池中保持存活的线程数。
2. maximumPoolSize：最大线程池大小，即线程池中允许的最大线程数。
3. keepAliveTime：线程空闲时间，即当线程池中的线程数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程等待新任务的最长时间。
4. TimeUnit：表示keepAliveTime的时间单位，例如TimeUnit.SECONDS表示秒。
5. workQueue：用于保存等待执行的任务的阻塞队列。
6. threadFactory：用于创建线程的工厂。
7. rejectedExecutionHandler：拒绝策略，即当线程池无法处理新提交的任务时的处理方式。

一般而言，使用ThreadPoolExecutor的步骤如下：

1. 创建一个ThreadPoolExecutor对象，并根据需求设置不同的参数。
2. 提交任务给线程池进行执行，可以使用execute()方法或submit()方法提交任务。
3. 线程池会自动管理线程的创建、复用和销毁，同时控制并发执行的线程数量和任务队列的长度。
4. 当不再需要线程池时，可以调用shutdown()方法关闭线程池。

二、为什么需要线程池

为了提供程序的并行处理能力，引入多线程，但是线程本身的创建、调度等也需要耗时，如果一个线程创建好后使用完直接销毁掉，那么再需要用到线程处理任务的时候，又需要再次创建，显然这是耗时的且多余的，所以需要借用一种机制让线程驻留在内存中，下次使用的时候直接获取即可，这就是线程池机制

三、Java如何使用线程池？

JDK自带的线程池创建方法：

// 第一种线程池:固定个数的线程池,可以为每个CPU核绑定一定数量的线程数

1、ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(processors * 2);

// 缓存线程池，无上限

2、ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

// 单一线程池,永远会维护存在一条线程

3、ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 固定个数的线程池，可以执行延时任务，也可以执行带有返回值的任务。

4、ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);

// 自定义线程池的全部参数

5、new ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//核心线程数

int maximumPoolSize,//最大线程数

long keepAliveTime,//线程空闲时间

TimeUnit unit,//时间单位

BlockingQueue<Runnable> workQueue,//任务队列

ThreadFactory threadFactory,//线程工厂

RejectedExecutionHandler handler//拒绝策略

推荐 new ThreadPoolExecutor()

corePoolSize：核心线程数，默认为1

设置规则： CPU密集型(计算密集型，指的是运算较多，cpu占用高，读/写I/O(硬盘/内存)较少)：corePoolSize = CPU核数 + 1 IO密集型（与cpu密集型相反，大部分的状况是CPU在等I/O (硬盘/内存) 的读/写操作）：corePoolSize = CPU核数 * 2

maximumPoolSize：最大线程数

最大线程数，默认为Integer.MAX_VALUE，一般设置为和核心线程数一样

keepAliveTime：线程空闲时间

默认为60s，一般设置为默认60s

unit:时间单位，默认为秒

workQueue: 工作队列

队列，当线程数目超过核心线程数时用于保存任务的队列

常见的队列分3种：

无界对列：LinkedBlockingQueue

未处理的任务一直往队列里面的放，如果任务比较耗时容易导致OOM

Executors.newFixedThreadPool 采用就是 LinkedBlockingQueue 所以不推荐使用

有界队列：ArrayBlockingQueue

遵循FIFO原则的有界队列，当使用有限的 maximumPoolSizes 时，有界队列有助于防止资源耗尽

同步移交队列：

如果不希望任务在队列中等待而是希望将任务直接移交给工作线程，可使用SynchronousQueue作为等待队列。SynchronousQueue不是一个真正的队列，而是一种线程之间移交的机制。要将一个元素放入SynchronousQueue中，必须有另一个线程正在等待接收这个元素。只有在使用无界线程池或者有饱和策略时才建议使用该队列。

threadFactory:线程工厂用来创建线程

为了统一在创建线程时设置一些参数，如是否守护线程，线程一些特性等，如优先级。通过这个TreadFactory创建出来的线程能保证有相同的特性

handler：拒绝策略

拒绝策略，默认是AbortPolicy，会抛出异常。 当线程数已经达到maxPoolSize，且队列已满，会拒绝新任务。 当线程池被调用shutdown()后，会等待线程池里的任务执行完毕再shutdown。如果在调用shutdown()和线程池真正shutdown之间提交任务，会拒绝新任务。 AbortPolicy 丢弃任务，抛运行时异常。 CallerRunsPolicy 由当前调用的任务线程执行任务。 DiscardPolicy 忽视，什么都不会发生。 DiscardOldestPolicy 从队列中踢出最先进入队列（最后一个执行）的任务。

创建ThreadPoolExecutor线程池

//获取cpu核心数
int i = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
//核心线程数
int corePoolSize = i * 2;
//最大线程数
int maximumPoolSize = i * 2;
//线程无引用存活时间
long keepAliveTime = 60;
//时间单位
TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
//任务队列，接收一个整型的参数，这个整型参数指的是队列的长度，
/**
 *    【1】有界阻塞队列，先进先出，存取相互排斥
 * 　　【2】数据结构：静态数组（容量固定须指定长度，没有扩容机制，没有元素的位置也占用空间，被null占位）
 * 　　【3】ReentrantLock锁保证互斥性：存取都是同一把锁，操作的是同一个数组对象，存取相互排斥
 * 　　【4】阻塞对象（notEmpty【出队：队列count=0，无元素可取时，阻塞在该对象上】，notFull【入队：队列count=length，放不进元素时，阻塞在该对象上】）
 * 　　【5】入队，从队首开始添加元素，记录putIndex（到队尾时设置为0），唤醒notEmpty
 * 　　【6】出队，从队首开始添加元素，记录takeIndex（到队尾时设置为0），唤醒notFull
 * 　　【7】两个指针都是从队首向队尾移动，保证队列的先进先出原则（亮点：利用指针和数组，形成环状结构，重复利用内存空间）
 */
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue(i * 2 * 10);
//线程工厂
//defaultThreadFactory()
ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory();
//拒绝执行处理器
RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy();
//创建线程池
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);
// 提交任务到线程池
threadPoolExecutor.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<5;i++){
            System.out.println("线程1："+i);
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
});