Java線程池應用及實作原理

為什麼要用線程池：

1. 線程在java中是一個對象，更是作業系統的資源，線程的建立銷毀需要時間。如果建立+銷毀時間>執行任務時間就很不劃算。
2. java對象占用堆記憶體，作業系統線程占用系統記憶體，根據jvm規範，一個線程預設最大棧大小為1M，這個棧空間是需要系統記憶體中配置設定的。是以線程過多，會消耗很多記憶體。
3. 作業系統需要頻繁切換線程上下文，影響性能。

通過使用線程池可以控制線程數量，并且實作線程的重複利用。

線程池概念（元件）

1. 線程池管理器：用于建立并管理線程池，包括建立線程，銷毀線程，添加新任務
2. 工作線程：線程池中的執行任務的線程，在沒有任務時處于等待狀态，可以循環的執行任務
3. 任務接口：每個任務必須實作的接口，以供工作線程排程任務的運作，它主要規定了任務的入口，任務執行完後的收尾工作，任務的執行狀态等
4. 任務隊列：用于存放沒有被處理的任務，提供一種緩沖機制。

線程池接口定義和實作類

• 接口  Executor  最上層的接口，定義了執行任務的方法execute(Runnable))
• 接口  ExecutorService  繼承了Executor接口，拓展了Callable、Future、關閉等相關方法
• 接口  ScheduledExecutorService  繼承了ExecutorService，增加了定時任務相關方法
• 實作類  ThreadPoolExecutor  基礎、标準的線程池實作
• 實作類  ScheduledTreadPoolExecutor  繼承了ThreadPoolExecutor，實作了ScheduledExecutorService中定時任務相關方法

标準線程池

參數：

• corePoolSize(int)：核心線程數
• maximumPoolSize(int)：最大線程數
• keepAliveTime(long)：超出核心線程數的線程等待存活時間
• unit(TimeUnit)：keepAliveTime時間機關
• workQueue(BlockingQueue<Runnable>)：任務隊列
• threadFactury(ThreadFactory)：線程建立工廠
• handler(RejectedExecutionHandler)：拒絕政策

任務執行流程：

1. 是否達到核心線程數量？如果沒有達到，建立一個工作線程來執行任務
2. 工作隊列是否已滿？如果沒滿，則将新送出的任務存儲在工作隊列裡
3. 是否達到線程池最大數量？如果沒達到，則建立一個新的工作線程來執行任務
4. 執行自定義或預設的抛出RejectedExecutionException拒絕政策來處理任務

定時任務線程池

參數：

• corePoolSize(int)  核心線程數
• threadFactory(ThreadFactory)  線程建立工廠
• handler(RejectedExecutionHandler)  拒絕政策

最大線程數為Integer.MAX_VALUE，存活時間為0，使用DelayWorkQueue延時隊列作為延時任務存放隊列。

定時任務使用方式：

scheduleAtFixedRate、scheduleWithFixedDelay

線程池的關閉

shutdown：線程池被關閉後，如果送出新任務，則會直接執行拒絕政策，但是會等待已有任務全部執行完成

shutdownNow：線程池被關閉後，無法送出新任務，并且會嘗試中斷有所正在執行的任務，傳回等待的任務清單

控制線程數量

一般使CPU使用率達到80%

計算行任務：cpu數量的1-2倍

I/O型任務：可以使用更多的線程，根據具體的I/O阻塞時長決定