執行緒池的作用

1. 減少資源的開銷
   減少了每次建立執行緒、銷燬執行緒的開銷。

2. 提高響應速度
   每次請求到來時，由於執行緒的建立已經完成，故可以直接執行任務，因此提高了響應速度。

3. 提高執行緒的可管理性
   執行緒是一種稀缺資源，若不加以限制，不僅會佔用大量資源，而且會影響系統的穩定性。
   因此，執行緒池可以對執行緒的建立與停止、執行緒數量等等因素加以控制，使得執行緒在一種可控的範圍內執行，不僅能保證系統穩定執行，而且方便效能調優。

執行緒池的實現原理

執行緒池一般由兩種角色構成：多個工作執行緒 和 一個阻塞佇列。

• 工作執行緒
  工作執行緒是一組已經處在執行中的執行緒，它們不斷地向阻塞佇列中領取任務執行。

• 阻塞佇列
  阻塞佇列用於儲存工作執行緒來不及處理的任務。當工作執行緒都在執行任務時，到來的新任務就只能暫時在阻塞佇列中儲存。

ThreadPoolExecutor的使用

建立執行緒池

通過如下程式碼即可建立一個執行緒池：

new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, timeUnit, runnableTaskQueue, handler);

• corePoolSize：基本執行緒數量
  它表示你希望執行緒池達到的一個值。執行緒池會盡量把實際執行緒數量保持在這個值上下。

• maximumPoolSize：最大執行緒數量
  這是執行緒數量的上界。
  如果實際執行緒數量達到這個值：

  1. 阻塞佇列未滿：任務存入阻塞佇列等待執行
  2. 阻塞佇列已滿：呼叫飽和策略

• keepAliveTime：空閒執行緒的存活時間
  當實際執行緒數量超過corePoolSize時，若執行緒空閒的時間超過該值，就會被停止。
  PS：當任務很多，且任務執行時間很短的情況下，可以將該值調大，提高執行緒利用率。

• timeUnit：keepAliveTime的單位

• runnableTaskQueue：任務佇列
  這是一個存放任務的阻塞佇列，可以有如下幾種選擇：
  
  1. ArrayBlockingQueue
     它是一個由陣列實現的阻塞佇列，FIFO。
  2. LinkedBlockingQueue
     它是一個由連結串列實現的阻塞佇列，FIFO。
     吞吐量通常要高於ArrayBlockingQueue。
     fixedThreadPool使用的阻塞佇列就是它。
     它是一個無界佇列。
  3. SynchronousQueue
     它是一個沒有儲存空間的阻塞佇列，任務提交給它之後必須要交給一條工作執行緒處理；如果當前沒有空閒的工作執行緒，則立即建立一條新的工作執行緒。
     cachedThreadPool用的阻塞佇列就是它。
     它是一個無界佇列。
  4. PriorityBlockingQueue
     它是一個優先權阻塞佇列。
• handler：飽和策略
  當實際執行緒數達到maximumPoolSize，並且阻塞佇列已滿時，就會呼叫飽和策略。
  JDK1.5由四種飽和策略：
  
  1. AbortPolicy
     預設。直接拋異常。
  2. CallerRunsPolicy
     只用呼叫者所在的執行緒執行任務。
  3. DiscardOldestPolicy
     丟棄任務佇列中最久的任務。
  4. DiscardPolicy
     丟棄當前任務。

提交任務

可以向ThreadPoolExecutor提交兩種任務：Callable和Runnable。

1. Callable
   該類任務有返回結果，可以丟擲異常。
   通過submit函式提交，返回Future物件。
   可通過get獲取執行結果。

2. Runnable
   該類任務只執行，無法獲取返回結果，並在執行過程中無法拋異常。
   通過execute提交。

關閉執行緒池

關閉執行緒池有兩種方式：shutdown和shutdownNow，關閉時，會遍歷所有的執行緒，呼叫它們的interrupt函式中斷執行緒。但這兩種方式對於正在執行的執行緒處理方式不同。

1. shutdown()
   僅停止阻塞佇列中等待的執行緒，那些正在執行的執行緒就會讓他們執行結束。
2. shutdownNow()
   不僅會停止阻塞佇列中的執行緒，而且會停止正在執行的執行緒。

ThreadPoolExecutor執行機制

當有請求到來時：

1. 若當前實際執行緒數量 少於 corePoolSize，即使有空閒執行緒，也會建立一個新的工作執行緒；
2. 若當前實際執行緒數量處於corePoolSize和maximumPoolSize之間，並且阻塞佇列沒滿，則任務將被放入阻塞佇列中等待執行；
3. 若當前實際執行緒數量 小於 maximumPoolSize，但阻塞佇列已滿，則直接建立新執行緒處理任務；
4. 若當前實際執行緒數量已經達到maximumPoolSize，並且阻塞佇列已滿，則使用飽和策略。

設定合理的執行緒池大小

任務一般可分為：CPU密集型、IO密集型、混合型，對於不同型別的任務需要分配不同大小的執行緒池。

• CPU密集型任務
  儘量使用較小的執行緒池，一般為CPU核心數+1。
  因為CPU密集型任務使得CPU使用率很高，若開過多的執行緒數，只能增加上下文切換的次數，因此會帶來額外的開銷。

• IO密集型任務
  可以使用稍大的執行緒池，一般為2*CPU核心數。
  IO密集型任務CPU使用率並不高，因此可以讓CPU在等待IO的時候去處理別的任務，充分利用CPU時間。

• 混合型任務
  可以將任務分成IO密集型和CPU密集型任務，然後分別用不同的執行緒池去處理。
  只要分完之後兩個任務的執行時間相差不大，那麼就會比序列執行來的高效。
  因為如果劃分之後兩個任務執行時間相差甚遠，那麼先執行完的任務就要等後執行完的任務，最終的時間仍然取決於後執行完的任務，而且還要加上任務拆分與合併的開銷，得不償失。