深入理解Java之线程池

学习摘抄自:http://www.importnew.com/19011.html

http://blog.csdn.net/hsuxu/article/details/8985931

线程池不等同于线程的工厂模式。假设一个服务器完成一项任务所需时间为：T1 创建线程时间，T2 在线程中执行任务的时间，T3 销毁线程时间。

 如果：T1 + T3 远大于 T2，则可以采用线程池，以提高服务器性能。它把T1，T3分别安排在服务器程序的启动和结束的时间段或者一些空闲的时间段，这样在服务器程序处理客户请求时，不会有T1，T3的开销了。采用多线程是为了并行处理，提高效率。而采用线程池类似于缓存线程。节省开销。

假设一个服务器一天要处理50000个请求，并且每个请求需要一个单独的线程完成。在线程池中，线程数一般是固定的，所以产生线程总数不会超过线程池中线程的数目，而如果服务器不利用线程池来处理这些请求则线程总数为50000。一般线程池大小是远小于50000。所以利用线程池的服务器程序不会为了创建50000而在处理请求时浪费时间，从而提高效率。

所以我理解：微服务中的调度和定时任务，就是用线程池来处理的。

如果我们使用线程的时候就去创建一个线程，这样实现起来非常简便。但是每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。所以在Java中可以通过线程池来避免这类问题。

一.Java中的ThreadPoolExecutor类

在ThreadPoolExecutor类中提供了四个构造方法

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    .....
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
        BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);
    ...
}

前面三个构造器都是调用的第四个构造器进行的初始化工作。

public final class ThreadPool {
    // 线程池中默认线程的个数为5
    private static int worker_num = 5;
    // 工作线程
    private WorkThread[] workThrads;
    // 未处理的任务
    private static volatile int finished_task = 0;
    // 任务队列，作为一个缓冲,List线程不安全
    private List<Runnable> taskQueue = new LinkedList<Runnable>();
    private static ThreadPool threadPool;

    // 创建具有默认线程个数的线程池
    private ThreadPool() {
        this(5);
    }

    // 创建线程池,worker_num为线程池中工作线程的个数
    private ThreadPool(int worker_num) {
        ThreadPool.worker_num = worker_num;
        workThrads = new WorkThread[worker_num];
        for (int i = 0; i < worker_num; i++) {
            workThrads[i] = new WorkThread();
            workThrads[i].start();// 开启线程池中的线程
        }
    }

    // 单态模式，获得一个默认线程个数的线程池
    public static ThreadPool getThreadPool() {
        return getThreadPool(ThreadPool.worker_num);
    }

    // 单态模式，获得一个指定线程个数的线程池,worker_num(>0)为线程池中工作线程的个数
    // worker_num<=0创建默认的工作线程个数
    public static ThreadPool getThreadPool(int worker_num1) {
        if (worker_num1 <= 0)
            worker_num1 = ThreadPool.worker_num;
        if (threadPool == null)
            threadPool = new ThreadPool(worker_num1);
        return threadPool;
    }

    // 执行任务,其实只是把任务加入任务队列，什么时候执行有线程池管理器觉定
    public void execute(Runnable task) {
        synchronized (taskQueue) {
            taskQueue.add(task);
            taskQueue.notify();
        }
    }

    // 批量执行任务,其实只是把任务加入任务队列，什么时候执行有线程池管理器觉定
    public void execute(Runnable[] task) {
        synchronized (taskQueue) {
            for (Runnable t : task)
                taskQueue.add(t);
            taskQueue.notify();
        }
    }

    // 批量执行任务,其实只是把任务加入任务队列，什么时候执行有线程池管理器觉定
    public void execute(List<Runnable> task) {
        synchronized (taskQueue) {
            for (Runnable t : task)
                taskQueue.add(t);
            taskQueue.notify();
        }
    }

    // 销毁线程池,该方法保证在所有任务都完成的情况下才销毁所有线程，否则等待任务完成才销毁
    public void destroy() {
        while (!taskQueue.isEmpty()) {// 如果还有任务没执行完成，就先睡会吧
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 工作线程停止工作，且置为null
        for (int i = 0; i < worker_num; i++) {
            workThrads[i].stopWorker();
            workThrads[i] = null;
        }
        threadPool=null;
        taskQueue.clear();// 清空任务队列
    }

    // 返回工作线程的个数
    public int getWorkThreadNumber() {
        return worker_num;
    }

    // 返回已完成任务的个数,这里的已完成是只出了任务队列的任务个数，可能该任务并没有实际执行完成
    public int getFinishedTasknumber() {
        return finished_task;
    }

    // 返回任务队列的长度，即还没处理的任务个数
    public int getWaitTasknumber() {
        return taskQueue.size();
    }

    // 覆盖toString方法，返回线程池信息：工作线程个数和已完成任务个数
    @Override
    public String toString() {
        return "WorkThread number:" + worker_num + "  finished task number:"
                + finished_task + "  wait task number:" + getWaitTasknumber();
    }

    /**
     * 内部类，工作线程
     */
    private class WorkThread extends Thread {
        // 该工作线程是否有效，用于结束该工作线程
        private boolean isRunning = true;

        /*
         * 关键所在啊，如果任务队列不空，则取出任务执行，若任务队列空，则等待
         */
        @Override
        public void run() {
            Runnable r = null;
            while (isRunning) {// 注意，若线程无效则自然结束run方法，该线程就没用了
                synchronized (taskQueue) {
                    while (isRunning && taskQueue.isEmpty()) {// 队列为空
                        try {
                            taskQueue.wait(20);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    if (!taskQueue.isEmpty())
                        r = taskQueue.remove(0);// 取出任务
                }
                if (r != null) {
                    r.run();// 执行任务
                }
                finished_task++;
                r = null;
            }
        }

        // 停止工作，让该线程自然执行完run方法，自然结束
        public void stopWorker() {
            isRunning = false;
        }
    }
}