【Java】并发之线程池

先看一段我们熟悉的代码：

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for (int i = 0; i < 100; i++) {  
    Thread thread = new Thread(new OneTask(i));  
    thread.start();  
}  

其中，OneTask为Runnable接口的实现类。

思考一个问题：当要异步执行大量任务时，比如1000个任务，通过这种方法，就要创建1000个线程。大量线程的创建、销毁，并发执行与线程调度，是一笔很大的性能开销。另外，这么多线程难以很好地管理，有多少任务正在执行、多少任务已经执行完成，无法得知。

线程池，可以很好地处理这些问题。从Java中实现线程池的类为ThreadPoolExecutor。上面的代码，修改为：

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LinkedBlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(90);  
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 20, TimeUnit.SECONDS, workQueue);  
for (int i = 0; i < 100; i++) {  
    threadPoolExecutor.execute(new OneTask(i));  
}  

ThreadPoolExecutor调用execute方法来“执行”任务（Runnable）实例，其实，说“提交”任务实例更为合理，因为不一定就能立即执行，只是提交到线程池，由线程池来调度执行。

来看一下ThreadPoolExecutor构造方法：

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public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,   
                    int maximumPoolSize,   
                    long keepAliveTime,   
                    TimeUnit unit,   
                    BlockingQueue<Runnable> workQueue);  

corePoolSize：线程池核心线程数大小，所谓“核心线程”，即在线程池中必不可少的，即使该线程负责执行的任务执行完毕，也不可少销毁自己，必须留在池中，以等待执行新的任务。

maximumPoolSize：线程池最大线程数大小，要注意，最大线程数总会大于或等于核心线程数。为什么会有大于？因为，除了核心线程外，线程池还可以创建一些新线程加入池中，这些新线程不同于核心线程，它们完成任务，空闲一定的时间后便会销毁掉。而这个时间，由下面两个参数决定。

keepAliveTime：非核心线程空闲时保留在池中多长时间，除非有新任务要求它去执行，否则过了这段时间，该线程会销毁掉。TimeUnit为时间单位类，如传参TimeUnit.SECONDS，表示keepAliveTime的单位为秒。

workQueue：一个BlockingQueue类型的参数，我们暂且简单地理解为一个队列。线程池使用这个队列来装载等待的任务。上面代码中，使用了BlockingQueue接口的一个实现类LinkedBlockingQueue，它的构造方法有一个参数capacity，决定了线程池等待队列的容量，即最多可以允许多少个任务加入等待队列。

下面分析下线程池创建、提交任务、任务等待、执行任务的过程。

a. 当ThreadPoolExecutor刚构造时，池中是还没有线程的。

b. 当调用execute()方法提交任务时，线程池会创建一个线程，来执行该任务，此时，线程池当前的线程数（pool size）为1。

c. 继续提交任务，继续创建线程（假设前面的任务都还没有这么快执行完），池中线程数递增1，依此类推。当达到corePoolSize个时，就不再创建新线程，新提交的任务就会进入等待队列，等到corePoolSize个线程中，有某个线程执行完任务时，等待队列中的任务才得以进入线程池中执行。

d.（继续假设前面的任务都还没有这么快执行完）继续提交任务，继续加入等待队列，当超出了等待队列所能容纳的最大限度（BlockingQueue的capacity值）时。前面说的maximumPoolSize参数要发挥作用了。当设置的maximumPoolSize值大于corePoolSize值，则此时线程池会创建新线程来执行该任务，线程池中线程数递增1。当线程池中的线程数达到了maximumPoolSize个，就不能再创建了，否则会报RejectedExecutionException异常。

e.线程执行完一个任务后，会从等待队列中取出新任务，然后执行新任务，这个过程，等待队列的任务数会减少。当线程池也渐渐执行完所有任务后，corePoolSize个的x线程（核心线程）继续存活不会销毁。而那些非核心线程（最多maximumPoolSize-corePoolSize个），过了keepAliveTime时间后便会被销毁。

Executors类是一工厂类，提供了一些创建常用ThreadPoolExecutor的方法。贴一下这些方法的源码，会更容易理解。

a. 创建固定个数的线程池执行器：

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public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {  
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,  
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());  
}  

b. 创建单个线程的线程池执行器：

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public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {  
    return new FinalizableDelegatedExecutorService  
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,  
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));  
}  

单线程执行器，可保证按顺序地执行任务。

c.创建缓存的线程池执行器：

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public static ExecutorService newCachedThreadPool() {  
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,  
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,  
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());  
}  

缓存线程执行器，执行大量的耗时短的任务，能很好地改善性能。

@容新华技术博客 - http://blog.csdn.net/rongxinhua -
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