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java多线程之ThreadPoolExcutor

线程创建和销毁的开销非常高 ：频繁的创建和销毁线程需要消耗时间，会使响应变慢；同时消耗计算资源。
资源耗尽 ：空闲的线程会占用内存，会给垃圾回收带来压力，线程竞争CPU也会产生性能开销，线程池可合理管理空闲线程
稳定性 ：在一定范围内，增加线程可以提升系统的处理能力，如果超过这个范围，继续创建线程只会降低执行速度，甚至导致系统OOM,线程池即可以通过程序控制线程数。

二、几个常用线程池

首先看下线程池的构造函数：

/**
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
                null :
                AccessController.getContext();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

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newFixedThreadPool :将创建一个 长度固定的线程池 ，每当新提交一个任务时就创建一个新线程，直到达到线程池的最大数量，这时线程池的大小不在变化（如果某个线程发生未预期的Exception而结束，那么线程池会补充一个新线程）。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                      threadFactory);
    }
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newCachedThreadPool :将创建一个 可缓存的线程池 ，如果有线程空闲，会回收空闲线程；如果任务增加时，可添加新线程，线程池的规模不存在任何界限。

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }
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newSingleThreadPool :将创建一个 单线程的线程池 ，如果线程异常结束，将创建另一个线程来替代；阻塞队列为LinkedBlockingQueue，提交的任务可按照顺序执行

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }
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newScheduledThreadPool ：创建了一个 固定长度的线程池,而且以延迟或定时的方式来执行任务 ,类似于Timer。

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                       ThreadFactory threadFactory) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue(), threadFactory);
    }
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三、线程池的六个重要参数：

corePoolSize ：核心线程数
- 核心线程会一直存活，及时没有任务需要执行
- 线程数 < corePoolSize时，即使有线程空闲，线程池也会优先创建新线程处理
- 设置allowCoreThreadTimeout=true（默认false）时，核心线程会超时关闭
queueCapacity ：任务队列容量（阻塞队列）当核心线程数达到最大时，新任务会放在队列中排队等待执行
maxPoolSize ：最大线程数
- 线程数>=corePoolSize，且任务队列已满时。线程池会创建新线程来处理任务
- 线程数=maxPoolSize，且任务队列已满时，线程池会拒绝处理任务而抛出异常
keepAliveTime ：线程空闲时间
- 当线程空闲时间达到keepAliveTime时，线程会退出，直到线程数量=corePoolSize
- 如果allowCoreThreadTimeout=true，则会直到线程数量=0
allowCoreThreadTimeout ：允许核心线程超时
rejectedExecutionHandler ：任务拒绝处理器,两种情况会拒绝处理任务：
- 当线程数已经达到maxPoolSize，切队列已满，会拒绝新任务
- 当线程池被调用shutdown()后，会等待线程池里的任务执行完毕，再shutdown。如果在调用shutdown()和线程池真正shutdown之间提交任务，会拒绝新任务
- 线程池会调用rejectedExecutionHandler来处理这个任务。如果没有设置默认是AbortPolicy，会抛出异常
拒绝策略：
- AbortPolicy 直接抛出一个RejectedExecutionException，这也是JDK默认的拒绝策略
- CallerRunsPolicy 尝试直接运行被拒绝的任务，如果线程池已经被关闭了，任务就被丢弃了
- DiscardPolicy 不能执行的任务将被删除
- DiscardOldestPolicy 移除最晚的那个没有被处理的任务，然后执行被拒绝的任务。同样，如果线程池已经被关闭了，任务就被丢弃了
- 自定义：实现RejectedExecutionHandler接口，可自定义处理器

四、ThreadPoolExecutor执行顺序：

线程池按以下行为执行任务
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currentThreadNum < corePoolSize->创建线程。
corePoolSize =< currentThreadNum ，对列未满，加入队列。
corePoolSize =< currentThreadNum <maxPoolSize ，且任务队列已满,创建线程
corePoolSize =< currentThreadNum &&currentThreadNum>=maxPoolSize ,且任务队列已满,创建线程，抛出异常，拒绝任务

五、如何设置参数

默认值 corePoolSize=1 queueCapacity=Integer.MAX_VALUE maxPoolSize=Integer.MAX_VALUE keepAliveTime=60s allowCoreThreadTimeout=false rejectedExecutionHandler=AbortPolicy()
如何来设置
1. 需要根据几个值来决定
- tasks ：每秒的任务数，假设为500~1000
- taskcost：每个任务花费时间，假设为0.1s
- responsetime：系统允许容忍的最大响应时间，假设为1s
1. 做几个计算
- corePoolSize = 每秒需要多少个线程处理？ threadcount = tasks/(1/taskcost) =tasks*taskcout = (500~1000)*0.1 = 50~100 个线程。corePoolSize设置应该大于50 根据8020原则，如果80%的每秒任务数小于800，那么corePoolSize设置为80即可
- queueCapacity = (coreSizePool/taskcost) responsetime 计算可得 queueCapacity = 80/0.1 1 = 80。意思是队列里的线程可以等待1s，超过了的需要新开线程来执行切记不能设置为Integer.MAX_VALUE，这样队列会很大，线程数只会保持在corePoolSize大小，当任务陡增时，不能新开线程来执行，响应时间会随之陡增。
- maxPoolSize = (max(tasks)- queueCapacity)/(1/taskcost) 计算可得 maxPoolSize = (1000-80)/10 = 92 （最大任务数-队列容量）/每个线程每秒处理能力 = 最大线程数
- rejectedExecutionHandler：根据具体情况来决定，任务不重要可丢弃，任务重要则要利用一些缓冲机制来处理
- keepAliveTime和allowCoreThreadTimeout采用默认通常能满足