多线程编程核心技术(十七)线程池

　　创建一个线程只需要，New Thread();，就可以完成，但是在JVM里面是一个很重的操作，需要调用操作系统内核的 API，然后操作系统要为线程分配一系列的资源。

　　所以线程是一个重量级的对象，应该避免频繁创建和销毁。

　　线程池是一种生产者-消费者模式，目前对于池化技术的实现一般都需要依赖容器来进行实现。下面是一个简单的伪代码，逻辑其实就是依赖一个队列，然后让队列中的线程循环执行传入的任务。

//简化的线程池，仅用来说明工作原理
class MyThreadPool{
  //利用阻塞队列实现生产者-消费者模式
  BlockingQueue<Runnable> workQueue;
  //保存内部工作线程
  List<WorkerThread> threads 
    = new ArrayList<>();
  // 构造方法
  MyThreadPool(int poolSize, 
    BlockingQueue<Runnable> workQueue){
    this.workQueue = workQueue;
    // 创建工作线程
    for(int idx=0; idx<poolSize; idx++){
      WorkerThread work = new WorkerThread();
      work.start();
      threads.add(work);
    }
  }
  // 提交任务
  void execute(Runnable command){
    workQueue.put(command);
  }
  // 工作线程负责消费任务，并执行任务
  class WorkerThread extends Thread{
    public void run() {
      //循环取任务并执行
      while(true){ ①
        Runnable task = workQueue.take();
        task.run();
      } 
    }
  }  
}

/** 下面是使用示例 **/
// 创建有界阻塞队列
BlockingQueue<Runnable> workQueue = 
  new LinkedBlockingQueue<>(2);
// 创建线程池  
MyThreadPool pool = new MyThreadPool(
  10, workQueue);
// 提交任务  
pool.execute(()->{
    System.out.println("hello");
});

　　Java 并发包里提供的线程池比上面的复杂的多，最核心的是 ThreadPoolExecutor，ThreadPoolExecutor 的构造函数非常复杂，如下面代码所示，这个最完备的构造函数有 7 个参数。

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

　　你可以把线程池类比为一个项目组，而线程就是项目组的成员。

• corePoolSize：表示线程池保有的最小线程数。有些项目很闲，但是也不能把人都撤了，至少要留 corePoolSize 个人坚守阵地。
• maximumPoolSize：表示线程池创建的最大线程数。当项目很忙时，就需要加人，但是也不能无限制地加，最多就加到 maximumPoolSize 个人。当项目闲下来时，就要撤人了，最多能撤到 corePoolSize 个人。
• keepAliveTime 和 unit：上面提到项目根据忙闲来增减人员，那在编程世界里，如何定义忙和闲呢？很简单，一个线程如果在一段时间内，都没有执行任务，说明很闲，keepAliveTime 和 unit 就是用来定义这个“一段时间”的参数。也就是说，如果一个线程空闲了keepAliveTime & unit这么久，而且线程池的线程数大于 corePoolSize ，那么这个空闲的线程就要被回收了。
• workQueue：工作队列，和上面示例代码的工作队列同义。
• threadFactory：通过这个参数你可以自定义如何创建线程，例如你可以给线程指定一个有意义的名字。
• handler：通过这个参数你可以自定义任务的拒绝策略。如果线程池中所有的线程都在忙碌，并且工作队列也满了（前提是工作队列是有界队列），那么此时提交任务，线程池就会拒绝接收。至于拒绝的策略，你可以通过 handler 这个参数来指定。ThreadPoolExecutor 已经提供了以下 4 种策略。
  • CallerRunsPolicy：提交任务的线程自己去执行该任务。
  • AbortPolicy：默认的拒绝策略，会 throws RejectedExecutionException。
  • DiscardPolicy：直接丢弃任务，没有任何异常抛出。
  • DiscardOldestPolicy：丢弃最老的任务，其实就是把最早进入工作队列的任务丢弃，然后把新任务加入到工作队列。

　　Java 在 1.6 版本还增加了 allowCoreThreadTimeOut(boolean value) 方法，它可以让所有线程都支持超时，这意味着如果项目很闲，就会将项目组的成员都撤走。这边要注意的是如果是自己实现一个线程池最好还是使用有界队列，因为无界队列很容易出现OOM，这也是无建议使用静态的Executors的原因。使用有界队列，当任务过多时，线程池会触发执行拒绝策略，线程池默认的拒绝策略会 throw RejectedExecutionException 这是个运行时异常，对于运行时异常编译器并不强制 catch 它，所以开发人员很容易忽略。因此默认拒绝策略要慎重使用。如果线程池处理的任务非常重要，建议自定义自己的拒绝策略；并且在实际工作中，自定义的拒绝策略往往和降级策略配合使用。

　　submit提交的任务，出现runtime异常时异常会被吞掉。setUncaughtExceptionHandler也只能捕获execute提交的task抛出的异常。submit提交时，通过返回的Future的get捕获异常。所以最好还是按需处理

try {
  //业务逻辑
} catch (RuntimeException x) {
  //按需处理
} catch (Throwable x) {
  //按需处理
}