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Java并发类库提供的线程池有哪几种？分别有什么特点？ - 《Java核心》笔记

通常都是使用Executors提供的通用线程池创建方法去创建不同配置的线程池，主要区别在于不同的ExecutorService类型或者不同的初始参数，主要分为五类：

newCachedThreadPool() 用于处理大量短时间工作任务的线程池。会试图缓存线程并重用，当无缓存线程可用时，会创建新的工作线程。如果线程闲置时间超过60秒，则被终止并移出缓存。长时间闲置时，这种线程池不会消耗什么资源。其内部使用SynchronousQueue作为工作队列。
newFixedThreadpool(int nThreads) 重用固定数目的线程，背后使用的是无界的工作队列。如果任务数量超过了nThread，将在工作队列中等待空闲线程出现。如果有工作线程退出，将会有新的工作线程被创建，以补足指定数目nThreads。
newSingleThreadExecutor() 工作线程数目为1，有一个无界的工作队列。保证了所有任务都是按顺序执行，最多只会有一个任务处于活动状态。
newSingleThreadScheduledExecutor() 、newScheduledThreadPool(int corePoolSize)定时或周期性的工作调度，区别在于单一工作线程还是多个工作线程。
newWorkStealingPoll(int parallelism)内部用ForkJoinPool，利用Work-Stealing算法，并行地处理任务，不保证处理顺序。

Executor

Executor的组成

void execute(Runnable command);
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);

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线程池：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                        int maximumPoolSize,
                        long keepAliveTime,
                        TimeUnit unit,
                        BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                        ThreadFactory threadFactory,
                        RejectedExecutionHandler handler)

private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<>();

线程池的状态表征

ctl变量被赋予了双重角色，高位代表了线程池状态，低位代表了工作线程数目。这是一个典型的高效优化。

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
// 真正决定了工作线程数的理论上限 
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
private static final int COUNT_MASK = (1 << COUNT_BITS) - 1;
// 线程池状态，存储在数字的高位
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;
…
// Packing and unpacking ctl
private static int runStateOf(int c)  { return c & ~COUNT_MASK; }
private static int workerCountOf(int c)  { return c & COUNT_MASK; }
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

线程的状态流转：

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注意，实际java代码中不存在idle状态。

execute方法

public void execute(Runnable command) {
…
  int c = ctl.get();
// 检查工作线程数目，低于 corePoolSize 则添加 Worker
  if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
      if (addWorker(command, true))
          return;
      c = ctl.get();
  }
// isRunning 就是检查线程池是否被 shutdown
// 工作队列可能是有界的，offer 是比较友好的入队方式
  if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
      int recheck = ctl.get();
// 再次进行防御性检查
      if (! isRunning(recheck) && remove(command))
          reject(command);
      else if (workerCountOf(recheck) == 0)
          addWorker(null, false);
  }
// 尝试添加一个 worker，如果失败意味着已经饱和或者被 shutdown 了
  else if (!addWorker(command, false))
      reject(command);
}

使用线程池要注意的点

避免任务堆积。newFixedThreadPool工作队列是无界的，如果工作线程数目太少，跟不上入队的速度，就可能造成工作队列积压，占用大量系统内存。诊断时可以使用jmap等工具，查看是否有大量任务对象入队。
避免过度扩展线程。我们在处理大量短时认为时，使用缓存的线程池，很难明确设定一个线程数目；
线程数目不断增长（使用jstack等工具检查），可能是因为线程泄露。
避免死锁。
尽量避免使用ThreadLocal。