1. Executor系列介面

Executor用於解耦任務（Runnable）提交者和執行者，它只有一個方法void execute(Runnable command)，通過呼叫它向執行者提交任務，但無法知道執行的結果/進度，也無法拿到任務返回值。

ExecutorService 繼承Executor，是一個更具體的介面。它額外提供了以下方法：

1. 關閉執行者

   shutdown(); // 拒絕接受任務，但繼續執行舊任務

   shutdownNow(); // 拒絕接受任務，且返回所有未執行的舊任務

   awaitTermination(long,TimeUnit); // 等待執行者完全關閉

2. 查詢執行者當前狀態

   isShutdown();

   isTerminated();

3. submit和invokeall系列方法  接受Runnable/Callable型別的引數，返回Future，讓提交者可以瞭解任務執行的進度/拿到執行結果。

   Future是提交者和執行者之間的通訊手段，它代表任務的執行情況：   其中，get方法會阻塞直到任務被完成，常用於非同步轉同步的場景。

ScheduledExecutorService是一個定時器，它在ExecutorService的基礎上增加了若干定時/延遲/迴圈排程任務的方法：

// 延遲執行

public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,

long delay,

TimeUnit unit);

public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,

long delay,

TimeUnit unit);

// 固定頻率執行（不管單個任務執行時間，間隔到了就執行）

public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,

long initialDelay,

long period,

TimeUnit unit);

// 固定延遲執行（任務1執行完和任務2開始執行之間的間隔是固定的）

public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,

long initialDelay,

long delay,

TimeUnit unit);

2. 執行緒池ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor是 執行緒池 和 任務佇列(BlockingQueue) 實現的ExecutorService，和所有的池一樣，它的主要功能有兩個：

1. 降低頻繁建立/銷燬執行緒的開銷；
2. 防止濫用執行緒資源

作為一個對外提供服務的容器，它很多方面的實現都值得參考。

2.1 服務能力的逐步降級 & 佔用資源的自動伸縮

提交任務時呼叫的是BlockingQueue#offer()方法，如果不成功則立即返回false，這意味著任務提交者不會因為佇列滿而被阻塞。

submit(...)方法對傳入的Runnable/Callable包裝進一個FutureTask，再呼叫execute(...)處理，最後返回這個FutureTask物件。

FutureTask是一個實現了Runnable和Future的類，它本質上是一個任務，同時又是一個同步器，提供了具有阻塞/喚醒語義的查詢和執行方法。

execute(...)處理策略如下：

1. 輕負載 (當前執行緒數 < corePoolSize)：建立一個執行緒(內部類Worker)，該任務作為其初始任務。
2. 中負載 (當前執行緒數 = corePoolSize)：任務入佇列(offer()方法，客戶不會阻塞)。
3. 重負載 (當前執行緒數 ∈ [corePoolSize, maximumPoolSize]，且任務佇列已滿)：繼續建立執行緒。
4. 超負載 (當前執行緒數 = maximumPoolSize，且任務佇列已滿)： 拒絕新任務。

隨著負載增加，執行緒池的處理速度 逐漸下降；超負荷時拒絕新請求，保證容器不掛：

快 –> 部分快，部分慢 –> 慢 –> 慢，且拒絕新任務

Worker執行緒的邏輯

Worker不停地從任務佇列中拿任務執行，如果拿到 null，則退出。

Worker從BlockingQueue中取元素有兩種選擇：poll(timeout) 或 take()，如佇列空二者均會阻塞，但前者有超時時間。選擇策略如下：

1. 當前執行緒數 <= corePoolSize（輕負載）：使用take()，當佇列為空時執行緒一直阻塞而不退出，原因是執行緒池在大部分時間都會處在輕/中負載的狀態，避免此時執行緒的頻繁建立和銷燬。

   也可以更改這個預設行為。如果手動設定allowCoreThreadTimeOut，將用poll(timeout)，超過指定時間還沒任務執行緒就退出。

2. 當前執行緒數 > corePoolSize（重負載）：使用poll(timeout)，負載回落後多餘執行緒退出，避免不必要的資源佔用。

不管哪種情況，呼叫poll的超時時間由引數keepAliveTime指定。

Worker通過以上行為保證了容器佔用的資源隨負載程度而自動彈性伸縮。

2.2 資源的懶載入和預載入

預設執行緒是懶載入的，即只有當新任務提交時才會建立Worker。可以呼叫prestartAllCoreThreads()或prestartCoreThread()方法預啟動 corePoolSize 個或1個執行緒，一來避免任務佇列初始就有元素時沒有執行緒執行；二來避免接受任務時線上程建立上消耗時間。

2.3 拒絕服務的方式

當執行緒數和佇列容量都達到上限時，容器將拒絕新來的服務請求，這是RejectedExecutionHandler介面負責的。

ThreadPoolExecutor內部提供了以下 4 個實現：

1. CallerRunsPolicy：由客戶執行緒自己執行任務；
2. AbortPolicy（預設）：丟擲RejectedExecutionException；
3. DiscardPolicy：忽略，什麼也不做；
4. DiscardOldestPolicy：移除任務佇列裡呆的最久的任務(poll())，重新提交。

2.4 狀態管理

執行緒池的狀態圖如下： 

初始狀態為 running；

進入 shutDown 和 stop 區別是：

• shutDown: 不接受新任務，但會繼續執行已有任務
• stop: 不接受新任務，也不執行已有任務；佇列中的剩餘任務被返回給客戶

當佇列為空且執行緒數為0時，進入 tidying 狀態。該狀態下會呼叫一個預留給子類實現的terminated方法進行額外的資源清理工作。結束後進入 terminated 狀態。

2.4 任務佇列的選擇

ThreadPoolExecutor 的任務佇列是可配置的。

如果要求任務立即得到處理，可以使用SynchronousQueue。

SynchronousQueue是一個容量為0的阻塞佇列，當 offer 元素時，如果當前沒有執行緒阻塞在take / poll(timeout)上就立即失敗；否則將元素交給其中的一個執行緒。因此它更像是執行緒之間傳遞物件的工具，而不是一個佇列。

使用SynchronousQueue時，執行緒池將無法快取任務，每個任務都會立即建立一個執行緒來執行它，任務可以得到快速處理。這種策略下執行緒池最多隻能處理maximumPoolSize個任務。

如果可以接受任務執行的延遲，但需要儘可能多的處理任務，可以使用無界的LinkedBlockingQueue或有界的ArrayBlockingQueue。若是前者，執行緒數將不超過corePoolSize，引數maximumPoolSize無效；若是後者，則需要線上程數和佇列長度間權衡：短佇列需要更多的執行緒，但這會帶來更多的資源佔用和 context switch；少執行緒則需要更長的佇列，但此時吞吐量較低。

2.5 定時器ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduledThreadPoolExecutor是ScheduledExecutorService定時器介面的實現，它繼承自ThreadPoolExecutor，因此底層的工作原理和執行緒池是一樣的，但其任務佇列預設是DelayBlockingQueue的變種（不可配置）。Worker依次從中獲取最快到期的任務執行。對於需要重複執行的任務，第一次執行完畢後計算其下次執行時間，再重新入隊。

這個不太瞭解，以後看。

3. 工廠類 Executors

提供了建立執行緒池、定時器的工廠方法。

執行緒池：

1. newCachedThreadPool()

   corePoolSize = 0， maximumPoolSize = int 最大值，keepAliveTime = 1分鐘，快取佇列為SynchronousQueue。

   每個任務都會重用已有執行緒或建立一個新執行緒執行，直到執行緒數達到上限；沒有任務時所有執行緒都會自然退出。

2. newFixedThreadPool

   corePoolSize = n， maximumPoolSize = n，keepAliveTime = 0，快取佇列為無界的LinkedBlockingQueue。

3. newSingleThreadExecutor

   corePoolSize = 1， maximumPoolSize = 1，keepAliveTime = 0，快取佇列為無界的LinkedBlockingQueue。

   效果和newFixedThreadPool(1)一樣。

4. newScheduledThreadPool 定時器  建立一個定時器ScheduledThreadPoolExecutor，corePoolSize = n, maximumPoolSize = int 最大值，keepAliveTime = 0，快取佇列為DelayedWorkQueue。