ThreadPoolExecutor线程池的使用与理解

线程池的作用就是用尽可能少的线程来执行尽可能多的Runnable，以实现对线程的充分利用。

从ThreadPoolExecutor类的构造方法说起：

ThreadPoolExecutor
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,    // 核心线程数
                          int maximumPoolSize, // 最大线程数
                          long keepAliveTime,  // 生存时间
                          TimeUnit unit,       // keepAliveTime值的度量单位
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue)   // 阻塞队列

我们通过ThreadPoolExecutor类的execute()方法添加我们要执行的任务。下面通过实例讲解ThreadPoolExecutor类的使用。

任务类Task：将会被线程池执行的任务类

class Task {
	public void fun() {
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行 - " + i);
		}
	}
}

在创建线程池之前，我们先了解一下BlockingQueue，在构造线程池的时候，需要为其指定一个BlockingQueue，可用于传输和保持提交的任务。可以使用此队列与池大小进行交互。

BlockingQueue(阻塞队列):
  如果运行的线程少于 corePoolSize，则 Executor始终首选添加新的线程，而不进行排队(不添加进阻塞队列)。
  如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，则 Executor 始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。
  如果无法将请求加入队列，则创建新的线程，除非创建此线程超出 maximumPoolSize，在这种情况下，任务将被拒绝。

排队有三种通用策略：

1：直接提交SynchronousQueue
它将任务直接提交给线程而不保存它们。在此，如果不存在可用于立即运行任务的线程，
则试图把任务加入队列将失败，因此会构造一个新的线程。此策略可以避免在处理可能具有内部依赖性的请求集时出现锁。
直接提交通常要求无界 maximumPoolSizes 以避免拒绝新提交的任务。
当命令以超过队列所能处理的平均数连续到达时，此策略允许无界线程具有增长的可能性。 
SynchronousQueue线程安全的Queue，可以存放若干任务（但当前只允许有且只有一个任务在等待），
其中每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作，也就是说A任务进入队列，B任务必须等A任务被移除之后才能进入队列，否则执行异常策略。
  
你来一个我扔一个，所以说SynchronousQueue没有任何内部容量。
  
比如：核心线程数为2，最大线程数为3；使用SynchronousQueue。
当前有2个核心线程在运行，又来了个A任务，两个核心线程没有执行完当前任务，根据如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，
则 Executor 始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。所以A任务被添加到队列，此时的队列是SynchronousQueue，
当前不存在可用于立即运行任务的线程，因此会构造一个新的线程，此时又来了个B任务，两个核心线程还没有执行完。
新创建的线程正在执行A任务，所以B任务进入Queue后，最大线程数为3，发现没地方仍了。就只能执行异常策略(RejectedExecutionException)。
代码示例：

public class PoolExecutorTest {
	public static void main(String[] args) {
		final Task task = new Task();
		
		ThreadPoolExecutor pool = 
			new ThreadPoolExecutor(2, 3, 3L, 
					TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
		for (int i = 0; i < 4; i++) {
			pool.execute(new Runnable() {
				@Override
				public void run() {
					task.fun();
					System.out.println("run");
				}
			});
		}
		pool.shutdown();
	}
}
// 在添加第4个任务的时候，程序抛出 java.util.concurrent.RejectedExecutionException

2：无界队列如LinkedBlockingQueue
使用无界队列（例如，不具有预定义容量的 LinkedBlockingQueue）将导致在所有核心线程都在忙时新任务在队列中等待。
这样，创建的线程就不会超过 corePoolSize。（因此，maximumPoolSize 的值也就没意义了。）也就不会有新线程被创建，都在那等着排队呢。
如果未指定容量，则它等于 Integer.MAX_VALUE。
如果设置了Queue预定义容量，则当核心线程忙碌时，新任务会在队列中等待，直到超过预定义容量(新任务没地方放了)，才会执行异常策略。
  
你来一个我接一个，直到我容不下你了。FIFO，先进先出。
  
比如：核心线程数为2，最大线程数为3；使用LinkedBlockingQueue(1)，设置容量为1。
当前有2个核心线程在运行，又来了个A任务，两个核心线程没有执行完当前任务，根据如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，
则 Executor 始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。所以A任务被添加到队列，此时的队列是LinkedBlockingQueue，
此时又来了个B任务，两个核心线程没有执行完当前任务，A任务在队列中等待，队列已满。所以根据如果无法将请求加入队列，则创建新的线程，
B任务被新创建的线程所执行，此时又来个C任务，此时maximumPoolSize已满，队列已满，只能执行异常策略(RejectedExecutionException)。
代码示例：

public class PoolExecutorTest {
	public static void main(String[] args) {
		final Task task = new Task();
		
		ThreadPoolExecutor pool = 
			new ThreadPoolExecutor(2, 3, 3L, 
					TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(1), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			pool.execute(new Runnable() {
				@Override
				public void run() {
					task.fun();
					System.out.println("run");
				}
			});
		}
		pool.shutdown();
	}
}
// 在添加第5个任务的时候，程序抛出 java.util.concurrent.RejectedExecutionException

无界的话要防止任务增长的速度远远超过处理任务的速度。

3：有界队列如ArrayBlockingQueue 
操作模式跟LinkedBlockingQueue查不多，只不过必须为其设置容量。所以叫有界队列。
new ArrayBlockingQueue<Runnable>(Integer.MAX_VALUE) 跟 new LinkedBlockingQueue(Integer.MAX_VALUE)效果一样。
LinkedBlockingQueue 底层是链表结构
ArrayBlockingQueue  底层是数组结构
  
你来一个我接一个，直到我容不下你了。FIFO，先进先出。

代码示例：

public class PoolExecutorTest {
	public static void main(String[] args) {
		final Task task = new Task();
		
		ThreadPoolExecutor pool = 
			new ThreadPoolExecutor(2, 3, 3L, 
					TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(1), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			pool.execute(new Runnable() {
				@Override
				public void run() {
					task.fun();
					System.out.println("run");
				}
			});
		}
		pool.shutdown();
	}
}
// 在添加第5个任务的时候，程序抛出 java.util.concurrent.RejectedExecutionException

关于keepAliveTime：

JDK解释：当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。
也就是说啊，线程池中当前的空闲线程服务完某任务后的存活时间。如果时间足够长，那么可能会服务其它任务。
这里的空闲线程包不包括后来新创建的服务线程呢？我的理解是包括的。

关于handler有四个选择：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()  抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常 
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()  重试添加当前的任务，他会自动重复调用execute()方法 
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()  抛弃旧的任务  
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()  抛弃当前的任务 

小的分析：

使用无界队列，要防止任务增长的速度远远超过处理任务的速度，控制不好可能导致的结果就是内存溢出。
使用有界队列，关键在于调节线程数和Queue大小 ，线程数多，队列容量少，资源浪费。线程数少，队列容量多，性能低，还可能导致内存溢出。