线程池的运行原理和使用案例

?在日常开发中，如果需要使用到多线程，最简单的方式是 new Thread，但是这种方式有很大弊端：

1. 首先new Thread 是比较消耗系统性能的，性能比较差；
2. 线程缺乏统一的管理，会无限制的创建新线程，相互之间竞争资源或者锁，可能占用过多的资源导致系统党纪或者OOM；
3. 缺少必要的功能，比如定时执行，线程中断，设定最长时间等功能。

?相比于直接 new Thread，java提供了四种线程池，它的好处是：

1. 可以重用存在的线程，见面少线程对象的创建、销毁等资源的开销，性能较好；
2. 可以统一管理线程，提高系统资源利用率，避免线程之间竞争系统资源，避免阻塞；
3. 可以提供定时执行、并发数控制，线程中断等能力。

?Java通过Executors提供了四种线程池，分别是：

1. newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
2. newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
3. newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
4. newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

?但实际上，实际开发中是不允许使用上面4类线程池的，而是要求我们自定义线程池。下面我们就看下Java自带线程池的缺点。

1. 像 newFixedThreadPool 和 SingleThreadPool 都是固定长度的线程池，一旦请求量增加，就会堆积大量的等待线程在阻塞队列，而阻塞队列的长度允许是 Integer.MAX_VALUE，很容易会造成内存溢出的问题。
2. 像 newCachedThreadPool 和 newScheduledThreadPool 这2个线程池中允许创建的最大线程数量是 Integer.MAX_VALUE，一但请求数量增加，势必会创建大量线程，系统的性能降低，很容易出现宕机的情况。

?下面这个代码案例，是开发当中比较常用常用的一个线程池，其中核心线程数是服务器内核数的3倍，最大线程数是服务器内核数的4倍，默认的任务队列数是10000个。

public class ThreadPoolUtil {

    /**
     * 获取当前系统可用的处理器核的数量
     */
    private static final int CORE_NUM = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

    /**
     * 默认任务队列长度
     */
    private static final int DEFAULT_TASK_QUEUE_SIZE = 10000;

    private ThreadPoolUtil() {
    }

    /**
     * 核心线程内核3倍，最大线程内核4倍，60等待超时销毁线程
     * 如果使用，线程数量需要考虑任务数量场景
     */
    private static class ThreadPoolHolder {
        private static final ThreadPoolExecutor INSTANCE = new ThreadPoolExecutor(CORE_NUM * 3, CORE_NUM * 4,
                60, TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(DEFAULT_TASK_QUEUE_SIZE),
                new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("OrderDispatchThreadPool-%s").build(),
                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
    }


    public static ThreadPoolExecutor getInstance() {
        return ThreadPoolHolder.INSTANCE;
    }

    public static Future async(Runnable task) {
        return getInstance().submit(task);
    }

    public static Future async(Callable task) {
        return getInstance().submit(task);
    }

    public static <P> Future async(Consumer<P> method, P param) {
        return getInstance().submit(() -> method.accept(param));
    }

    /**
     * 有两个参数但是无返回值的异步执行方法, 如void noStaticFoo(Long id,Entity entity)
     *
     * @param method 要执行的方法，如 , user::noStaticFoo
     * @param param1 第一个入参值，如id
     * @param param2 第二个入参值，如entity
     * @param <P1>   第一个入参类型
     * @param <P2>   第二个入参类型
     * @return Future对象，用以判断是否执行结束
     */
    public static <P1, P2> Future async(BiConsumer<P1, P2> method, P1 param1, P2 param2) {
        return getInstance().submit(() -> method.accept(param1, param2));
    }


    /**
     * 单个入参，有返回值的异步执行方法 , Entity noStaticFoo(Long id)
     *
     * @param method 要执行的方法，如 , user::noStaticFoo
     * @param param  入参值，如 id
     * @param <P>    入参类型，如Long
     * @param <R>    返回值类型,如 Entity
     * @return Future对象，用以判断是否执行结束、获取返回结果
     */
    public static <P, R> Future<R> async(Function<P, R> method, P param) {
        return getInstance().submit(() -> method.apply(param));
    }

    /**
     * 两个入参，有返回值的异步执行方法 , Entity noStaticFoo(Long id)
     *
     * @param method 要执行的方法，如 , user::noStaticFoo
     * @param param1 第一个入参值，如id
     * @param param2 二个入参值，如entity
     * @param <P1>   第一个入参类型
     * @param <P2>   第二个入参类型
     * @param <R>    返回值类型,如 Entity
     * @return Future对象，用以判断是否执行结束、获取返回结果
     */
    public static <P1, P2, R> Future<R> async(BiFunction<P1, P2, R> method, P1 param1, P2 param2) {
        return getInstance().submit(() -> method.apply(param1, param2));
    }
}