四大线程池特点介绍和适用场景

在日常应用开发中，经常会有一些耗时操作，比如数据库操作、网络请求等，碰见这种情况，我们一般会怎么做呢？当然第一反应就是放到子线程去异步处理，张手就一个new Thread().start就来了，这样的操作在线程少的情况下是没问题的，也能实现功能，但这样久之会造成严重的性能损耗，有的同学就会问为什么？我告诉你为什么，原因如下：

一、JAVA线程机制是抢占性质的，new Thread出来的匿名线程非常难以管理，都是些野猴子，缺乏管束，虽然JAVA提供了线程优先级的方法，但通常效果并不理想，有时候就很混乱，而且JAVA线程机制会给每个线程提供时间片，“野”线程多了，自然会影响耗能。

二、JAVA中你每次new Thread的时候，在难以管理的情形下，销毁线程的性能是很差的，而线程池复用线程的特性极大的提高了效率和性能。

三、new Thread功能比较单一，没有定时执行、线程中断等功能。

好了，上面三点就是原因了，所以线程池还是很有必要的，接下来我们来介绍一下吧。

在JAVA JDK1.5上提供了Executor框架，这框架就是用来把任务的提交和执行解耦，其核心成员就是ThreadPoolExecutor,这也是线程池的核心实现类。

corePoolSize

表示核心线程数，默认情况下，线程池是空的，只有提交任务的时候才会创建线程，核心线程会在线程池中一直存活，只不过是处于闲置状态，除非你把ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性设为true,就会有超时策略，即核心线程的生命周期会受keepAliveTime的限制，时间一到，就会终止。还有，如果你调用线程池的prestartAllCoreThread方法，线程池就会提前重新创建并启动所有的核心线程去等待任务。

maximumPoolSize

表示允许线程池创建的最大线程数。当活动的线程小于maximumPoolSize设定的线程数，就创建线程执行任务，否则新任务被阻塞，排队等待。

keepAliveTime

表示非核心线程闲置的超时时长，超过时间则会被回收。如果遇见任务短而且很多的情况，你可以通过调大这个属性值来提高线程的利用率。

TimeUnit

表示keepAliveTime的时间单位，这是一个枚举，从天（DAYS）到纳秒（NANOSECONDS）。

workQueue

表示一个阻塞的任务队列，线程池的execute方法提交的Runnable对象会存储在这个参数中，阻塞队列的概念就不说了，大家自行百度。

ThreadFactory

表示线程工厂，线程池在创建线程的就是用的它，用Thread newThread(Runnable r)来执行创建线程操作。

RejectedExecutionHandler

表示线程池的饱和策略，用于线程池和任务队列满了的情况下使用的策略，默认是abordPolicy，表示无法处理新任务，这个时候ThreadPoolExecutor会调用handler的rejectedExecution方法通知调用者，并会直接抛出一个RejectedExecutionException，此外还有三种策略，分别是CallerRunsPolicy、DiscardPolicy、DiscardOldestPolicy，这些东西并不常用，但我想这个还是有必要普及一下，
（1）CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程处理任务，也就是说，放下手中的活帮我处理掉的意思。
（2）DiscardPolicy：直接抛弃新任务
（3）DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最近的任务，并执行新任务

线程池工具自带的线程池

FixedThreadPool

这类线程池的特点就是里面全是核心线程，没有非核心线程，也没有超时机制，任务大小也是没有限制的，数量固定，即使是空闲状态，线程不会被回收，除非线程池被关闭，从构造方法也可以看出来，只有两个参数，一个是指定的核心线程数，一个是线程工厂，keepAliveTime无效。任务队列采用了无界的阻塞队列LinkedBlockingQueue，执行execute方法的时候，运行的线程没有达到corePoolSize就创建核心线程执行任务，否则就阻塞在任务队列中，有空闲线程的时候去取任务执行。由于该线程池线程数固定，且不被回收，线程与线程池的生命周期同步，所以适用于任务量比较固定但耗时长的任务。

CachedThreadPool

这类线程池的特点就是里面没有核心线程，全是非核心线程，其maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，线程可以无限创建，当线程池中的线程都处于活动状态的时候，线程池会创建新的线程来处理新任务，否则会用空闲的线程来处理新任务，这类线程池的空闲线程都是有超时机制的，keepAliveTime在这里是有效的，时长为60秒，超过60秒的空闲线程就会被回收，当线程池都处于闲置状态时，线程池中的线程都会因为超时而被回收，所以几乎不会占用什么系统资源。任务队列采用的是SynchronousQueue，这个队列是无法插入任务的，一有任务立即执行，所以CachedThreadPool比较适合任务量大但耗时少的任务。

ScheduledThreadPool
这类线程池核心线程数量是固定的，好像和FixThreadPool有点像，但是它的非核心线程是没有限制的，并且非核心线程一闲置就会被回收，keepAliveTime同样无效，因为核心线程是不会回收的，当运行的线程数没有达到corePoolSize的时候，就新建线程去DelayedWorkQueue中取ScheduledFutureTask然后才去执行任务，否则就把任务添加到DelayedWorkQueue，DelayedWorkQueue会将任务排序，按新建一个非核心线程顺序执行，执行完线程就回收，然后循环。任务队列采用的DelayedWorkQueue是个无界的队列，延时执行队列任务。综合来说，这类线程池适用于执行定时任务和具体固定周期的重复任务。

SingleThreadPool
这类线程池顾名思义就是一个只有一个核心线程的线程池，从构造方法来看，它可以单独执行，也可以与周期线程池结合用。其任务队列是LinkedBlockingQueue，这是个无界的阻塞队列，因为线程池里只有一个线程，就确保所有的任务都在同一个线程中顺序执行，这样就不需要处理线程同步的问题。这类线程池适用于多个任务顺序执行的场景。

execute()方法解析(JDK1.8)
　　execute()：提交任务交给线程池运行

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    public void execute(Runnable command) {
        //任务为空则报空异常
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        /*
         * 1. 如果正在运行的线程数少于corePoolSize。那么就尝试去开始一个新线程并用传入的command作为它第一个任务，　　　　　 * 然后让addworker去原子性的检查线程池的运行状态和线程数量，以至于能提前知道是否能添加线程进去。　　　　　 * 如果成功则线程运行，不成功就会去到下一步，并且再获取一次ctl的值（ctl是用来获取线程状态和线程数的）
         */
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        /*
         * 2.如果一个任务能被成功的排队，那么仍然需要双重检查是否我们需要添加一个新的线程（因为有可能会第一次检查完后有一个线程销毁，所以需要双重检查）　　　　　 * 或者进入此方法后线程关闭。所以很有必要重新检查一遍状态是否需要回滚排队，是否停止或开始一个新线程或是否不存在
         */
 　　　　if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
         /* 
          *3.如果我们无法将任务进行排队（即进入队列中），那么我们尝试添加一个新线程，如果失败我们就使用拒绝策略拒绝这个任务
          */
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }
}

线程池的一些常用方法
　　submit()：提交任务，能够返回执行结果execute+Future

shutdown()：关闭线程池，等待任务都执行完

shutdownNow()：关闭线程池，不等待任务执行完

getTaskCount()：线程池已执行和未执行的任务总数

getCompletedTaskCount()：已完成的任务数量

getPoolSize()：线程池当前线程数量

getActiveCount()：当前线程池中正在执行任务的线程数量

Executor线程池创建的四种线程
　　newFixedThreadPool：创建的是定长的线程池，可以控制线程最大并发数，超出的线程会在线程中等待，使用的是无界队列，核心线程数和最大线程数一样，当线程池中的线程没有任务时候立刻销毁,使用默认线程工厂。

newSingleThreadExecutor：创建的是单线程化的线程池，只会用唯一一个工作线程执行任务，可以指定按照是否是先入先出，还是优先级来执行任务。同样使用无界队列，核心线程数和最大线程数都是1个，同样keepAliveTime为0，可选择是否使用默认线程工厂。

newCachedThreadPool：设定一个可缓存的线程池，当线程池长度超过处理的需要，可以灵活回收空闲线程，如果没有可以回收的才新建线程。没有核心线程数，当线程没有任务60s之后就会回收空闲线程，使用有界队列。同样可以选择是否使用默认线程工厂。

newScheduledThreadPool：支持线程定时操作和周期性操作。
下面是方法的源码：

public class Executors {
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                    threadFactory));
    }
    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }
    public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>(),
                                      threadFactory);
    }
    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }
    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(
            int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);
    }
}R

Reference：https://www.jianshu.com/p/ac4c38dd77b7