線程池介紹
- 2020 年 7 月 22 日
- 筆記
線程池
「線程池」，顧名思義就是一個線程緩存，線程是稀缺資源，如果被無限制的創建，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，因此Java中提供線程池對線程進行統一分配、調優和監控
線程池介紹
在web開發中，服務器需要接受並處理請求，所以會為一個請求來分配一個線程來進行處理。如果每次請求都新創建一個線程的話實現起來非常簡便，但是存在一個問題：如果並發的請求數量非常多，但每個線程執行的時間很短，這樣就會頻繁的創建和銷毀線程，如此一來會大大降低系統的效率。可能出現服務器在為每個請求創建新線程和銷毀線程上花費的時間和消耗的系統資源要比處理實際的用戶請求的時間和資源更多。那麼有沒有一種辦法使執行完一個任務，並不被銷毀，而是可以繼續執行其他的任務呢？
這就是線程池的目的了。線程池為線程生命周期的開銷和資源不足問題提供了解決方案。通過對多個任務重用線程，線程創建的開銷被分攤到了多個任務上。
什麼時候使用線程池？
單個任務處理時間比較短
需要處理的任務數量很大
線程池優勢
重用存在的線程，減少線程創建，消亡的開銷，提高性能提高響應速度。當任務到達時，任務可以不需要的等到線程創建就能立即執行。提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無限制的創建，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，使用線程池可以進行統一的分配，調優和監控。
Runnable,Thread,Callable
// 實現Runnable接口的類將被Thread執行，表示一個基本的任務
public interface Runnable {
// run方法就是它所有的內容，就是實際執行的任務
public abstract void run();
}
//Callable同樣是任務，與Runnable接口的區別在於它接收泛型，同時它執行任務後帶
有返回內容
public interface Callable<V> {
// 相對於run方法的帶有返回值的call方法
V call() throws Exception;
}
啟動線程一定是start()方法，run方法只是任務單元；
Executor下有一個重要子接口ExecutorService，其中定義了線程池的具體行為
1，execute（Runnable command）：履行Ruannable類型的任務,
2，submit（task）：可用來提交Callable或Runnable任務，並返回代表此任務的Future
對象
3，shutdown（）：在完成已提交的任務後封閉辦事，不再接管新任務,
4，shutdownNow（）：停止所有正在履行的任務並封閉辦事。
5，isTerminated（）：測試是否所有任務都履行完畢了。
6，isShutdown（）：測試是否該ExecutorService已被關閉。
線程池的創建
線程池的具體實現
ThreadPoolExecutor 默認線程池
ScheduledThreadPoolExecutor 定時線程池
我們一般創建線程池用工具類
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
// 構造方法
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
//第一個nThreads 核心線程數，
//最大nThreads最大線程數
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
線程最大數=核心線程數+非核心線程數
首先由核心線程執行任務，新來的任務進入到阻塞隊列，當核心線程數到達最大值，而任務隊列滿的時候，創建非核心線程，新來的任務由非核心線程執行，
當線程達到最大數，而且任務阻塞隊列已經滿的時候新來的任務只能執行拒絕策略。
線程池重點屬性
ctl 是對線程池的運行狀態和線程池中有效線程的數量進行控制的一個字段， 它包含兩部分的信息: 線程池的運行狀態 (runState) 和線程池內有效線程的數量 (workerCount)，這裡可以看到，使用了Integer類型來保存，高3位保存runState，低29位保存workerCount。COUNT_BITS 就是29，CAPACITY就是1左移29位減1（29個1），這個常量表示workerCount的上限值，大約是5億。
private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }
private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
runStateOf：獲取運行狀態；
workerCountOf：獲取活動線程數；
ctlOf：獲取運行狀態和活動線程數的值。
線程池的狀態解讀
線程池存在5種狀態
RUNNING = 1 << COUNT_BITS; //高3位為111
SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS; //高3位為000
STOP = 1 << COUNT_BITS; //高3位為001
TIDYING = 2 << COUNT_BITS; //高3位為010
TERMINATED = 3 << COUNT_BITS; //高3位為011
1、RUNNING
(1) 狀態說明：線程池處在RUNNING狀態時，能夠接收新任務，以及對已添加的任務進行處理。
(02) 狀態切換：線程池的初始化狀態是RUNNING。換句話說，線程池被一旦被創建，就處於RUNNING狀態，並且線程池中的任務數為0！
2、 SHUTDOWN
(1) 狀態說明：線程池處在SHUTDOWN狀態時，不接收新任務，但能處理已添加的任務。包括處理已經添加到阻塞隊列中的任務
(2) 狀態切換：調用線程池的shutdown()接口時，線程池由RUNNING -> SHUTDOWN。
3、STOP
(1) 狀態說明：線程池處在STOP狀態時，不接收新任務，不處理已添加的任務，並且會中斷正在處理的任務。
(2) 狀態切換：調用線程池的shutdownNow()接口時，線程池由(RUNNING orSHUTDOWN ) -> STOP
4、TIDYING
(1) 狀態說明：當所有的任務已終止，ctl記錄的」任務數量」為0，線程池會變為TIDYING狀態。當線程池變為TIDYING狀態時，會執行鉤子函數terminated()。terminated()在ThreadPoolExecutor類中是空的，
若用戶想在線程池變為TIDYING時，進行相應的處理；可以通過重載terminated()函數來實現。
(2) 狀態切換：當線程池在SHUTDOWN狀態下，阻塞隊列為空並且線程池中執行的任務也為空時，就會由 SHUTDOWN -> TIDYING。 當線程池在STOP狀態下，線程池中執行的任務為空時，就會由STOP -> TIDYING。
5、 TERMINATED
(1) 狀態說明：線程池徹底終止，就變成TERMINATED狀態。
(2) 狀態切換：線程池處在TIDYING狀態時，執行完terminated()之後，就會由 TIDYING –> TERMINATED。
進入TERMINATED的條件如下：
線程池不是RUNNING狀態；
線程池狀態不是TIDYING狀態或TERMINATED狀態；
如果線程池狀態是SHUTDOWN並且workerQueue為空；
workerCount為0；
設置TIDYING狀態成功。
