线程池

传统线程中，一个线程只能运行一次run方法，且运行结束后就被回收了，不能重复利用。如果想运行多个任务，则多少个任务就需要多少个线程，十分不便。此外，线程在运行中随着调度来回切换，易导致资源崩溃。因此，JDK提供了线程池。

线程池（Thread Pool）是池化技术的一种。线程池能够重用线程，降低系统资源消耗，方便管控线程并发数，实现线程的延时和定时功能。

池化技术：不直接创建具体的资源，而是创建一个资源对应的池，在池中创建具体的资源。池会让空闲的资源执行任务。当任务执行完毕后，资源不会被销毁，而是停留在池中，等待下一次任务。池能够重用资源，降低系统资源消耗，方便管理。除了线程池以外，常见的池化技术还包括数据库连接池等。

线程池的本质就是一些空闲的线程和一个任务队列（即一系列实现了Runnable接口、重写了run方法的类对象）。线程池中的空闲的线程会主动执行队列中的任务。任务执行完毕后，核心线程不会被销毁，而是等待下一个任务的执行。只要不断往队列中添加任务，有限的线程就能够执行无穷的任务。

一个线程池

通过创建一个线程池对象从而获得一个线程池。线程池类ThreadPoolExecutor实现了ExecutorService接口。

/*
* 线程池执行器ThreadPoolExecutor的构造器每个参数的含义依次是：
* corePoolSize 核心线程数量
* maximumPoolSize 最大线程的数量
* keepAliveTime 线程池中除核心线程外的其他线程最长保留时间
* util 时间的单位
* workQueue 任务等待队列
*/
ExecutorService excutor = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 2, 
                              TimeUnit.SECONDS, 
                              new SynchronousQueue<Runnable>()); // 获得一个3核心，至多6线程的线程池
excutor.execute(new Runnable() {
    public void run() { /******任务******/ }
}); // 为线程池添加一个任务
for (int i = 0; i < 20; i++) {
    excutor.execute(new Runnable() {
        public void run() { /******任务******/ }
    });
} // 为线程池添加20个任务
excutor.shutdown(); // 待所有线程空闲后，关闭线程池

可以向线程池提交任务，将任务添加到队列中。一旦存在空闲的线程，就会执行队列中的任务。非核心线程空闲后，待保留时间结束后即回收。核心线程不会被回收。收到shutdown()命令后，线程池会等待所有线程空闲后，才关闭线程池。

任务队列

不同的任务队列拥有不同的特性。

• BlockingQueue：（继承了Queue的接口）双缓冲队列，内部使用两条队列，允许两个线程同时向队列一个存储，一个取出操作。在保证并发安全的同时，提高了队列的存取效率。

  • ArrayBlockingQueue：采用数组实现，具有固定长度的队列。使用构造器时须指定长度。对象采用FIFO排序。
  • LinkedBlockingQueue：采用双向链表实现，可指定大小，默认为Integer.MAX_VALUE。对象采用FIFO排序。
  • PriorityBlockingQueue：对象依据自然排序或比较器排序的LinkedBlockingQueue。
  • SynchronousQueue：是最快的任务队列。队列中只有一个元素，每次删除操作都要等待插入操作，每次插入操作都要等待删除操作。一旦有了插入线程和移除线程，那么很快由插入线程移交给移除线程。这个队列相当于一个通道，本身并不存储元素。

    JDK提供的线程池

    在实际项目中，一般在使用线程时均会使用线程池，而使用线程池则一般使用JDK提供的线程池。
    Java通过java.util.current.Executors类提供四种线程池（静态方法，返回一个线程池对象）：

• newCachedThreadPool：创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程；若所有线程均处于运行状态，则新建线程。该线程池创建的都是非核心线程，最大线程数为Integer.MAX_VALUE ，空闲线程存活时间为1分钟，采用最快的SynchronousQueue作为任务队列。可缓存线程池通常用于执行一些生存期很短的异步型任务。

• newFixedThreadPool：创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。所有线程都是核心线程，采用LinkedBlockingQueue作为任务队列。线程的数量最好根据CPU能够并行执行的线程数（可通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()获取）进行配置。
• newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池，它只会用唯一的核心线程来执行任务，保证所有任务按照指定任务队列的顺序执行。采用LinkedBlockingQueue作为任务队列。
• newScheduledThreadPool：创建一个定长线程池，并支持线程进行定时和周期性任务执行。采用DelayedWorkQueue作为任务队列，并拥有自己单独的类ScheduledExecutorService（ExecutorService的子类）。

  Runnable r = new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
  }; // 定义一个任务
  ExecutorService cachedExe = Executors.newCachedThreadPool(); // 缓存线程池
  ExecutorService fixedExe = Executors.newFixedThreadPool(5); // 定长线程池，长度为5
  ExecutorService singleExe = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 单线程池
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    cachedExe.execute(r);
  }
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    fixedExe.execute(r);
  }
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    singleExe.execute(r);
  }
  ScheduledExecutorService sexe = Executors.newScheduledThreadPool(4); // 定时线程池，长度为4
  sexe.schedule(r, 3, TimeUnit.SECONDS); // 3秒后执行r任务
  sexe.scheduleAtFixedRate(r, 3, 2, TimeUnit.SECONDS); // 3秒后执行r任务，随后每2秒执行一次

  前三个循环可能的运行结果如下：

可以看到，当池中的线程均忙时，cachedExe会随着任务的执行而不断创建新线程；fixedExe则最多使用5个线程；而singleExe则只有1个线程。