經過前幾篇文章的學習，大家對多執行緒應該有些瞭解了吧，這裡附上前三篇文章的連結，還沒有看過的小夥伴快去複習吧～～ [多執行緒基礎篇入門](https://mp.weixin.qq.com/s/k23TcOVAkATps38p_TioEQ) [執行緒的生命週期和常用 APIs](https://mp.weixin.qq.com/s/FHyqxHcfzOtKvA1_PFtnXw) [生產者消費者問題](https://mp.weixin.qq.com/s/lop3rstbKymJ5TTrdMQ4mw) 那相信大家也能感受到，其實用多執行緒是很麻煩的，包括執行緒的建立、銷燬和排程等等，而且我們平時工作時好像也並沒有這樣來 new 一個執行緒，其實是因為很多框架的底層都用到了執行緒池。 執行緒池是幫助我們管理執行緒的工具，它維護了多個執行緒，可以降低資源的消耗，提高系統的效能。 並且通過使用執行緒池，我們開發人員可以更好的把精力放在任務程式碼上，而不去管執行緒是如何執行的，實現任務提交和執行的解藕。 本文將從是何、為何、如何的角度來講解執行緒池： 1. 執行緒池是什麼 2. 為什麼要用執行緒池 3. 怎麼用執行緒池 ## 執行緒池 Thread Pool 執行緒池是一種池化的技術，類似的還有資料庫連線池、HTTP 連線池等等。 池化的思想主要是為了減少每次獲取和結束資源的消耗，提高對資源的利用率。 比如在一些偏遠地區打水不方便的，大家會每段時間把水打過來存在池子裡，這樣平時用的時候就直接來取就好了。 執行緒池同理，正是因為每次建立、銷燬執行緒需要佔用太多系統資源，所以我們建這麼一個池子來統一管理執行緒。用的時候從池子裡拿，不用了就放回來，也不用你銷燬，是不是方便了很多？ Java 中的執行緒池是由 `juc` 即 `java.util.concurrent` 包來實現的，最主要的就是 `ThreadPoolExecutor` 這個類。具體怎麼用我們下文再說。 ## 執行緒池的好處 在多執行緒的第一篇文章中我們說過，程序會申請資源，拿來給執行緒用，所以執行緒是很佔用系統資源的，那麼我們用執行緒池來統一管理執行緒就能夠很好的解決這種**資源管理問題**。 比如因為不需要建立、銷燬執行緒，每次需要用的時候我就去拿，用完了之後再放回去，所以節省了很多資源開銷，可以提高系統的執行速度。 而統一的管理和排程，可以合理分配內部資源，根據系統的當前情況調整執行緒的數量。 那總結來說有以下 3 個好處： 1. 降低資源消耗：通過重複利用現有的執行緒來執行任務，避免多次建立和銷燬執行緒。 2. 提高相應速度：因為省去了建立執行緒這個步驟，所以在拿到任務時，可以立刻開始執行。 3. 提供附加功能：執行緒池的可拓展性使得我們可以自己加入新的功能，比如說定時、延時來執行某些執行緒。 說了這麼多，終於到了今天的重點，我們來看下究竟怎麼用執行緒池吧～ ## 執行緒池的實現 Java 給我們提供了 `Executor` 介面來使用執行緒池。  我們常用的執行緒池有這兩大類： - ThreadPoolExecutor - ScheduledThreadPoolExecutor 它倆的區別呢，就是第一個是普通的，第二個是可以定時執行的。 當然還有其他執行緒池，比如 JDK 1.7 才出現的 `ForkJoinPool` ，可以把大任務分割成小任務來執行，最後再大一統。 那麼任務提交到一個執行緒池之後，它會經歷一個怎樣的過程呢？ ### 執行過程 執行緒池在內部實際上採用了生產者消費者模型（還不清楚這個模型的在文章開頭有改文章的連結）將執行緒和任務解藕，從而使執行緒池同時管理任務和執行緒。 當任務提交到執行緒池裡之後，需要經過以下流程：  1. 首先它檢查**核心執行緒池**是否已滿。這個核心執行緒池，就是不管使用者量多少執行緒池始終維護的執行緒的池子。比如說執行緒池的總容量最多能裝 100 個執行緒，核心執行緒池我們設定為 50，那麼就無論使用者量有多少，都保持 50 個執行緒活著。這個數字當然是根據具體的業務需求來決定的。 2. 阻塞佇列，就是 `BlockingQueue` ，在生產者消費者這節裡提到過。 3. 最後判斷執行緒池是否已滿，就是判斷是不是已經有 100 個執行緒了，而不是 50 個。 4. 如果已經滿了，所以不能繼續建立執行緒了，就需要按照**飽和策略**或者叫做**拒絕策略**來處理。這個飽和策略我們下文再講。 ### ThreadPoolExecutor 我們主要說下 `ThreadPoolExecutor` ，它是最常用的執行緒池。  這裡我們可以看到，這個類裡有 4 個構造方法，點進去仔細看，其實前三個都 call 了最後一個，所以我們只需要看最後一個就好。 ```java public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) { ... } ``` 這裡我們來仔細看下這幾個引數： 1. **corePoolSize**：這個就是上文提到過的**核心執行緒池**的大小，在核心裡的執行緒是永遠不會失業的。 > **corePoolSize** the number of threads to keep in the pool, even if they are idle, unless {**\@code** _allowCoreThreadTimeOut} is set_ 2. **maximumPoolSize**：執行緒池的最大容量。 > **maximumPoolSize** _the maximum number of threads to allow in the pool_ 3. **keepAliveTime**：存活時間。這個時間指的是，當執行緒池中的執行緒數量大於核心執行緒數，這些執行緒閒著之後，多久銷燬它們。 > **keepAliveTime** _when the number of threads is greater than the core, this is the maximum time that excess idle threads will wait for new tasks before terminating._ 4. **unit**：對應上面存活時間的時間單位。 > **unit** the time unit for the {**\@code** _keepAliveTime} argument_ 5. **workQueue**：這是一個阻塞佇列，其實執行緒池也是生產者消費者模型的一種，任務 - 相當於生產者，執行緒 - 相當於消費者，所以這個阻塞佇列是用來協調生產和消費的進度的。 > **workQueue** _the queue to use for holding tasks before they are executed._ 6. **threadFactory**：這裡用到了工程模式，用來建立執行緒的。 > **threadFactory** _the factory to use when the executor creates a new thread_ 7. **handler**：這個就是拒絕策略。 > **handler** _the handler to use when execution is blocked because the thread bounds and queue capacities are reached_ 所以我們可以通過自己傳入這 7 個引數構造執行緒池，當然了，貼心的 Java 也給我們包裝好了幾類執行緒池可以很方便的拿來使用。 - newCachedThreadPool - newFixedThreadPool - newSingleThreadExecutor 我們具體來看每個的含義和用法。 #### newCachedThreadPool ```java public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue()); } ``` 這裡我們可以看到， - 核心執行緒池數量為 0，也就是它不會永久保留任何執行緒； - 最大容量是 `Integer.MAX_VALUE`； - 每個執行緒的存活時間是 60 秒，也就是如果 1 分鐘沒有用這個執行緒就被回收了； - 最後用到了同步佇列。 它的適用場景在原始碼裡有說： > These pools will typically improve the performance of programs that execute many short-lived asynchronous tasks. 來看怎麼用： ```java public class newCacheThreadPool { public static void main(String[] args) { // 建立一個執行緒池 ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); // 向執行緒池提交任務 for (int i = 0; i < 50; i++) { executorService.execute(new Task());//執行緒池執行任務 } executorService.shutdown(); } } ``` 執行結果：  可以很清楚的看到，執行緒 1、2、3、5、6 都很快重用了。 #### newFixedThreadPool ```java public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue()); } ``` 這個執行緒池的特點是： 1. 執行緒池中的執行緒數量是固定的，也是我們建立執行緒池時需要穿入的引數； 2. 超出這個數量的執行緒就需要在佇列中等待。 它的適用場景是： > Creates a thread pool that reuses a fixed number of threads operating off a shared unbounded queue. ```java public class FixedThreadPool { public static void main(String[] args) { ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); for (int i = 0; i < 200; i++) { executorService.execute(new Task()); } executorService.shutdown(); } } ```  這裡我限制了執行緒池裡最多有 10 個執行緒，哪怕有 200 個任務需要執行，也只有 1-10 這 10 個執行緒可以執行。 #### newSingleThreadExecutor ```java public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue())); } ``` 這個執行緒池顧名思義，裡面只有 1 個執行緒。 適用場景是： > Creates an Executor that uses a single worker thread operating off an unbounded queue. 我們來看下效果。 ```java public class SingleThreadPool { public static void main(String[] args) { ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor(); for (int i = 0; i < 100; i++) { executorService.execute(new Task()); } executorService.shutdown(); } } ```  這裡在出結果的時候我能夠明顯的感覺到有些卡頓，這在前兩個例子裡是沒有的，畢竟這裡只有一個執行緒在執行嘛。 #### 小結 所以在使用執行緒池時，其實都是呼叫的 `ThreadPoolExecutor` 這個類，只不過傳遞的不同引數。 這裡要特別注意兩個引數： - 一是 `workQueue` 的選擇，這個就是阻塞佇列的選擇，如果要說還得這麼一大篇文章，之後有機會再寫吧。 - 二是 `handler` 的設定。 那我們發現，在上面的 3 個具體執行緒池裡，其實都沒有設定 `handler`，這是因為它們都使用了 `defaultHandler`。 ```java /** * The default rejected execution handler */ private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler = new AbortPolicy(); ``` 在 `ThreadPoolExecutor` 裡有 4 種拒絕策略，這 4 種策略都是 `implements` 了 `RejectedExecutionHandler`： 1. `AbortPolicy` 表示拒絕任務並丟擲一個異常 `RejectedExecutionException`。這個我稱之為“正式拒絕”，比如你面完了最後一輪面試，最終接到 HR 的拒信。 2. `DiscardPolicy` 拒絕任務但不吭聲。這個就是“默拒”，比如大部分公司拒簡歷的時候都是默拒。 3. `DiscardOldestPolicy` 顧名思義，就是把老的任務丟掉，執行新任務。 4. `CallerRunsPolicy` 直接呼叫執行緒處理該任務，就是 VIP 嘛。 所以這 3 種執行緒池都使用的預設策略也就是第一種，光明正大的拒絕。 好了以上就是本文的所有內容了。當然執行緒池還有很多知識點，比如 `execute()` 和 `submit()` 方法，執行緒池的生命週期等等。 但隨著閱讀量的逐漸走低，齊姐意識到了這似乎有什麼誤會，所以這篇文章是多執行緒系列的最後一篇了。 本文已收錄至我的 Github 上：`https://github.com/xiaoqi6666/NYCSDE`，點選閱讀原文直達，這個 Github 彙總了我所有的文章和資料，之後也會一直更新和維護，**還希望大家幫忙點個 `Star`**，你們的支援和認可，就是我創作的最大動力！ 我是小齊，終生學習者，每天晚上 9 點，雲自習室裡不見不散！