多線程三（線程組和線程池）
線程組和線程池
一. 線程組
1. 線程組介紹及使用
Java使用ThreadGroup來表示線程組，它可以對一批線程進行分類管理，Java允許直接對線程組進行控制。對線程組的控制相當於控制這批線程。
在默認情況下，子線程和創建它的父線程同屬於一個線程組。
一旦線程假如某個線程組之後，該線程將一直屬於該線程組，知道該線程死亡，線程運行途中不能改變它所屬的線程組。
Thread提供了不同構造器設置新創建的線程屬於哪個線程組。提供getThreadGroup()方法返回該線程所屬的線程組對象。
ThreadGroup類提供了如下兩個構造器創建實例。
- ThreadGroup(String name)：以指定的線程組名字來創建新的線程組
- ThreadGroup(ThreadGroup parent,String name)：以指定的名字、指定的父線程組創建一個新線程組
Java程序不允許改線程組名字，通過getName()方法獲取線程組名字。
ThreadGroup類提供了如下常用的方法
- int activeCount()：返回此線程組中活動的線程數目
- interrupt()：中斷此線程組中的所有線程
- isDaemon()：判斷該線程組是否是後臺線程組
- setDaemon(boolean daemon)：把該線程組設置成後臺線程組。
- setMaxPriority(int pri)：設置線程組的最高優先級。
2.線程組和異常處理機制
從Java 5開始，Java加強了線程的異常處理，如果線程執行過程中拋出了一個未處理異常，JVM在結束該線程之前會自動查找是否有對應的Thread.UncaughtExceptionHandler對象，如果找到該處理器對象，則會調用該對象的uncaughtException(Thread t,Throwable e)方法來處理該異常。
Thread類提供了兩個方法設置異常處理器。
- static setDefaultUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler eh)：為該線程類的所有線程實例設置默認的異常處理器
- setUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler eh)：為指定的線程實例設置異常處理器
ThreadGroup類實現了Thread.UncaughtExceptionHandler接口，所以每個線程所屬的線程組將會作為默認的異常處理器。
如果線程執行過程中拋出了一個未處理異常，JVM在結束該線程之前會自動查找是否有對應的Thread.UncaughtExceptionHandler對象，如果找到該處理器對象，則會調用該對象的uncaughtException(Thread t,Throwable e)方法來處理該異常；否則，JVM會調用該線程所屬的線程組對象的uncaughtException()方法來處理該異常。
線程組處理異常的流程如下：
- 如果該線程組有父線程組，則調父線程組的uncaughtException()方法來處理該異常。
- 如果該線線程實例所屬的線程類有默認的異常處理器，那麽調用該異常處理器來處理異常
- 如果該對象是ThreadDeath對象，則不做任何處理；否則，將異常跟蹤棧的信息打印到System.err錯誤輸出流，並結束該線程。
下面主程序設置了異常處理器。
package com.gdut.thread; class MyExHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler{ @Override public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) { System.out.println(t+"線程出現了異常"+e); } } public class ExHandler { public static void main(String[] args) { Thread.currentThread().setUncaughtExceptionHandler(new MyExHandler()); int a=5/0; System.out.println("程序正常結束"); } }
輸出：Thread[main,5,main]線程出現了異常java.lang.ArithmeticException: / by zero
二. 線程池
系統啟動一個新線程的成本是非常高的，因為它涉及與操作系統交互。當程序中需要創建大量生存期很短暫的線程時，應該考慮使用線程池來提高系統性能。
與數據庫連接池類似的是，線程池在系統啟動時即創建大量空閑的線程，當序將一個Runnable對象或Callable對象創給線程池，線程池就會啟動一個線程來執行他們的run()或call()方法，當run()或call()方法執行結束後，該線程並不會死亡，而是再次返回線程池中稱為空閑狀態，等待執行下一個Runnable對象的run()或call()方法。
除此之外，使用線程池可以有效地控制系統中並發線程的數量，當系統中包含大量並發線程時，會導致系統性能劇烈下降，甚至導致JVM崩潰。
2.1 Java 8改進的線程池
2.2 Java 8增強的線池
為了充分利用多CPU的優勢、多核CPU的性能優勢。可以考多個小任務，把小任務放到多個處理器核心上並行執行；當多個小任務執行完成之後，再將這些執行結果合並起來即可。Java 7提供了ForkJoinPool來支持這個功能。
ForkJoinPool是ExecutorService的實現類，因此是一種特殊的線程池。提供了如下兩個常用的構造器
- ForkJoinPool(int parallelism)：創建一個包含parallelism個並行線程的ForkJoinPool.
- ForkJoinPool()：以Runtime.availableProssesors()方法的返回值作為paralelism參數來創建ForkJoinPool.
Java 8進一步拓展了ForkJoinPool的功能，Java 8增加了通用池功能。ForkJoinPool通過如下兩個方法提供通用池功能。
- ForkJoinPool commonPool()：該方法返回一個通用池，通用池的狀態不會受shutdown()或shutdownNow()方法的影響。
- int getCommonPoolParallelism()：該方法返回通用池的並行級別。
創建了通用池ForkJoinPool實例之後，就可調用ForkJoinPool的submit(ForkJoinTask task)或invoke(ForkJoinTask task)方法來執行指定任務了。其中，ForkJoinTask代表一個並行，合並的任務。
ForkJoinTask是一個抽象類，它還有兩個抽象子類：RecursiveAction和recursiveTask。其中RecursiveAction代表沒有返回值的任務，RecursiveTask代表有返回值的任務。
下面程序將一個大任務（打印0~500）的數值分成多個小任務，並將任務交給ForkJoinPool來執行。
package com.gdut.thread.threadPool; import java.util.concurrent.ForkJoinPool; import java.util.concurrent.RecursiveAction; import java.util.concurrent.TimeUnit; class PrintTask extends RecursiveAction{ private static final int THRESHOLD = 50; private int start; private int end; public PrintTask(int start,int end) { this.start = start; this.end = end; } @Override protected void compute() { if(end-start<THRESHOLD){ for (int i = start; i <end ; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"的i值"+i); } }else{ //當end與start的差大於THRESHOLD時，即要打印的數超過50時，將大任務分成兩個小任務 int middle = (end+start)/2; PrintTask left = new PrintTask(start,middle); PrintTask right = new PrintTask(middle,end); left.fork(); right.fork(); } } } public class ForkJoinPoolTest{ public static void main(String[] args) throws InterruptedException{ ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(); pool.submit(new PrintTask(0,500)); pool.awaitTermination(2, TimeUnit.SECONDS); pool.shutdown(); } }
8核計算機的執行效果
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