【总结】线程池

该文章为面试精华版，如果是初学者，建议学习专栏：Java并发专栏

Java并发需要结合JVM以及操作系统的相关知识，建议先学习这两个部分：JVM专栏和操作系统专栏

文章目录

一、ThreadPoolExecutor参数含义
- 1. 什么时候创建新的线程？
- 2. 如何关闭线程池？
二、拒绝策略
三、线程池的状态
四、线程池分类
五、使用线程池的好处

一、ThreadPoolExecutor参数含义

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize：线程池始终线程数，即使有些是空闲的。设置allowCoreThreadTimeOut参数为true，才会进行回收。
maximumPoolSize：线程池最大线程数，表示在线程池中最多能创建多少个线程。如果当线程池中的数量到达这个数字时，新来的任务会抛出异常。
keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多能保持多少时间会回收，然后线程池的数目维持在corePoolSize。
unit：参数keepAliveTime的时间单位
workQueue：一个阻塞队列，所有的任务都会先放在这里，务；如果对当前对线程的需求超过了corePoolSize大小，会用来存储等待执行的任。
threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程，比如指定线程的名字。
handler：如果线程池已满，新的任务处理方式。

注意一点：<mark>初始化线程池时，线程数为0</mark>

1. 什么时候创建新的线程？

线程初始化时线程数为0
当前线程数小于corePoolSize时，提交任务会直接创建新的线程
当前线程数大于等于为corePoolSize时，提交任务会放到阻塞队列中，当阻塞队列满时会创建线程

2. 如何关闭线程池？

shutdown（高安全低响应）

本质上执行的是interrupt方法
阻止新来的任务提交，会将线程池的状态改成SHUTDOWN，当再将执行execute提交任务时，如果测试到状态不为RUNNING，则执行拒绝策略，从而达到阻止新任务提交的目的。
对已经提交了的任务不会产生任何影响，当已经提交的任务执行完后，它会将那些闲置的线程进行中断，这个过程是异步的，也就是说只会打断空闲线程，如果当前还有任务队列还有任务未执行，线程将继续把任务执行完。

shutdownNow（低安全高响应）

阻止新来的任务提交，将线程池的状态改成STOP，当再将执行execute提交任务时，如果测试到状态不为RUNNING，则抛出rejectedExecution，从而达到阻止新任务提交的目的.
会中断空闲进程，同时也会中断当前正在运行的线程，即workers中的线程。
另外它还将workQueue中的任务给移除，并将这些任务添加到列表中进行返回。
如遇已经激活的任务，并且处于阻塞状态时，shutdownNow()会执行1次中断阻塞的操作，此时对应的线程报InterruptedException，如果后续还要等待某个资源，则按正常逻辑等待某个资源的到达。例如，一个线程正在sleep状态中，此时执行shutdownNow()，它向该线程发起interrupt()请求，而sleep()方法遇到有interrupt()请求时，会抛出InterruptedException()，并继续往下执行。在这里要提醒注意的是，在激活的任务中，如果有多个sleep(),该方法只会中断第一个sleep()，而后面的仍然按照正常的执行逻辑进行。

高安全低响应体现在shutdown等待任务执行完成再关闭，可以保证任务一定被执行，但是关闭线程池需要等待较长的时间

低安全高响应体现在shutdownNow会关闭正在执行任务的线程，任务可能并没有执行完毕，也不会回退到任务队列中，将会消失，但是关闭线程池不需要等待较长的时间

如果一个任务执行时间很长，导致线程池长时间关闭不了，可以在创建线程的时候将其设置为守护线程，此时被守护的线程是主线程，只要主线程执行完成，线程池就会强制关闭，可以配合awaitTermination使用：

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1,2,
        30, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(5), r -> {
    Thread t = new Thread(r);
    t.setDaemon(true);
    return t;
},new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = bulidThreadPoolExecutor();
    threadPoolExecutor.shutdown();
    threadPoolExecutor.awaitTermination(5,TimeUnit.SECONDS);
    System.out.println("强制关闭");
}

二、拒绝策略

线程池中的线程已经用完了，无法继续为新任务服务，同时，等待队列也已经排满了，再也
塞不下新任务了。这时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。
JDK 内置的拒绝策略如下：

AbortPolicy ：直接抛出异常，阻止系统正常运行。
CallerRunsPolicy ：导致该方法直接在调用者的主线程中执行，而不是在线程池中执行。从而导致主线程在该任务执行结束之前不能提交任何任务。从而有效的阻止了任务的提交。
DiscardOldestPolicy ：丢弃最老的一个请求，也就是即将被执行的一个任务，会直接出队，并尝试再
次提交当前任务。
DiscardPolicy ：默认情况下它将丢弃被拒绝的任务

以上内置拒绝策略均实现了 RejectedExecutionHandler 接口，若以上策略仍无法满足实际
需要，完全可以自己扩展 RejectedExecutionHandler 接口。

三、线程池的状态

RUNNING：能够接收新任务，以及对已添加的任务进行处理。
SHUTDOWN：不接收新任务，但能处理已添加的任务。
STOP：程池处在STOP状态时，不接收新任务，不处理已添加的任务，并且会中断正在处理的任务。
TIDYING：当所有的任务已终止
TERMINATED：线程池彻底终止，就变成TERMINATED状态。

四、线程池分类

Java 里面线程池的顶级接口是 Executor，但是严格意义上讲 Executor 并不是一个线程池，而
只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是 ExecutorService

摘自阿里巴巴开发手册:

【强制】线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。说明：Executors 返回的线程池对象的弊端如下：

1）FixedThreadPool 和 SingleThreadPool: 允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM。

2）CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool: 允许的创建线程数量为 Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM。

newCachedThreadPool

线程池的参数：coreSize线程数0，最大线程数无限制，线程的允许空闲时间是60s，阻塞队列是SynchronousQueue
这个线程池适用情况是短任务情况。
采用SynchronousQueue，每当提交一个任务，都会超过阻塞队列的长度，导致创建线程，所以说：每当提交一个任务，都会创建一个线程，可能造成OOM。
当线程空闲1分钟就会，销毁，所以该线程池会频繁的创建和销毁线程，最终会线程池会自己销毁

newFixedThreadPool

coreSize和最大线程数都是用户输入的，阻塞队列用的LinkedBlockingQueue，线程的允许空闲时间是0s
该线程池的线程数是用户自定义的，不会增加，不会减少，线程池不会自己销毁，但是并不是刚开始就会直接创建coreSize的线程
阻塞队列是无限大的，不会执行拒绝策略。
可能会堆集无限的请求，导致OOM

newSingleThreadExecutor

相当于线程数为1的newFixedThreadPool，缺点和newFixedThreadPool一样

和一个线程的区别？

newSingleThreadExecutor	Thread
任务执行完成后，不会自动销毁，可以复用	任务执行完成后，会自动销毁
可以将任务存储在阻塞队列中，逐个执行	无法存储任务，只能执行一个任务

newScheduledThreadPool

可以创建定时的任务，以固定周期执行或者固定的延迟时间执行
如果任务时间超过了定时时长，就无法按照预定的时间执行
而Linuxcrontab定时处理器为了确保时间的正确性，会重新启一个线程

newWorkStealingPool

采用的ForkJoin框架，可以将任务进行分割，同时线程之间会互相帮助
阻塞队列采用的LinkedBlockingDeque，可以进行任务窃取

五、使用线程池的好处

线程重用：线程的创建和销毁的开销是巨大的，而通过线程池的重用大大减少了这些不必要的开销，当然既然少了这么多消费内存的开销，其线程执行速度也是突飞猛进的提升。
控制线程池的并发数：线程不是并发的越多，性能越高，反而在线程并发太多时，线程的切换会消耗系统大量的资源，可以通过的设置线程池最大并发线程数目，维持系统高性能
线程池可以对线程进行管理：虽然线程提供了线程组操控线程，但是线程池拥有更多管理线程的API
可以储存需要执行的任务：当任务提交过多时，可以将任务储存起来，等待线程处理