1、 Semaphore 信號量 （阻塞）
優點：可以控制線程的數量，不會超出線程范圍
缺點：當線程死鎖時，永遠沒法釋放，導致一直阻塞
在java中，提供了信號量Semaphore的支持。
Semaphore類是一個計數信號量，必須由獲取它的線程釋放，
通常用於限制可以訪問某些資源（物理或邏輯的）線程數目。
一個信號量有且僅有3種操作，且它們全部是原子的：初始化、增加和減少
增加可以為一個進程解除阻塞；
減少可以讓一個進程進入阻塞。
如何獲得Semaphore對象？
public Semaphore(int permits,boolean fair)
permits:初始化可用的許可數目。
fair: 若該信號量保證在征用時按FIFO 先進先出的順序授予許可，則為true，否則為false；
如何從信號量獲得許可？
public void acquire() throws InterruptedException
如何釋放一個許可，並返回信號量？
public void release()
使用方法：
private static final Semaphore coImpInfoMutex = new Semaphore(5); // 定義五個信號量
try { logger.info("wait for permit"); coImpInfoMutex.acquire(); // 獲取信號new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { // doing .... } finally { coImpInfoMutex.release(); // 必須釋放訊號 } } }).start(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
1.使用線程池的好處？
第一：降低資源消耗。通過重復利用已創建的線程降低線程創建和銷毀造成的消耗。
第二：提高響應速度。當任務到達時，任務可以不需要等到線程創建就能立即執行。
第三：提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無限制的創建，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，使用線程池可以進行統一的分配，調優和監控。
2.ThreadPoolExecutor的使用
A.線程池的創建
我們可以通過java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor來創建一個線程池。
new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds,runnableTaskQueue, handler);
創建線程池需要的參數介紹：
-
corePoolSize（線程池的基本大小）：當提交一個任務到線程池時，線程池會創建一個線程來執行任務，即使其他空閑的基本線程能夠執行新任務也會創建線程，等到需要執行的任務數大於線程池基本大小時就不再創建。如果調用了線程池的prestartAllCoreThreads方法，線程池會提前創建並啟動所有基本線程。
-
runnableTaskQueue（任務隊列）：用於保存等待執行的任務的阻塞隊列。 可以選擇以下幾個阻塞隊列。
- ArrayBlockingQueue：是一個基於數組結構的有界阻塞隊列，此隊列按 FIFO（先進先出）原則對元素進行排序。
- LinkedBlockingQueue：一個基於鏈表結構的阻塞隊列，此隊列按FIFO （先進先出） 排序元素，吞吐量通常要高於ArrayBlockingQueue。靜態工廠方法Executors.newFixedThreadPool()使用了這個隊列。
- SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列。每個插入操作必須等到另一個線程調用移除操作，否則插入操作一直處於阻塞狀態，吞吐量通常要高於LinkedBlockingQueue，靜態工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個隊列。
- PriorityBlockingQueue：一個具有優先級的無限阻塞隊列。
-
maximumPoolSize（線程池最大大小）：線程池允許創建的最大線程數。如果隊列滿了，並且已創建的線程數小於最大線程數，則線程池會再創建新的線程執行任務。值得注意的是如果使用了無界的任務隊列這個參數就沒什么效果。
-
ThreadFactory：用於設置創建線程的工廠，可以通過線程工廠給每個創建出來的線程設置更有意義的名字。
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RejectedExecutionHandler（飽和策略）：當隊列和線程池都滿了，說明線程池處於飽和狀態，那么必須采取一種策略處理提交的新任務。這個策略默認情況下是AbortPolicy，表示無法處理新任務時拋出異常。以下是JDK1.5提供的四種策略。
- AbortPolicy：直接拋出異常。
- CallerRunsPolicy：只用調用者所在線程來運行任務。
- DiscardOldestPolicy：丟棄隊列里最近的一個任務，並執行當前任務。
- DiscardPolicy：不處理，丟棄掉。
- 當然也可以根據應用場景需要來實現RejectedExecutionHandler接口自定義策略。如記錄日志或持久化不能處理的任務。
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keepAliveTime（線程活動保持時間）：線程池的工作線程空閑后，保持存活的時間。所以如果任務很多，並且每個任務執行的時間比較短，可以調大這個時間，提高線程的利用率。
-
TimeUnit（線程活動保持時間的單位）：可選的單位有天（DAYS），小時（HOURS），分鍾（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。
B.向線程池提交任務
提交任務有execute()和submit()兩個方法，下面看看他倆的區別：
①接收參數不同
execute()的參數是Runnable，submit()參數可以是Runnable，也可以是Cable。
②返回值不同
execute()沒有返回值，submit()有返回值Future。通過Future可以獲取各個線程的完成情況，是否有異常，還能試圖取消任務的執行。詳見》》》》》》》》
execute()很好理解，下面看個使用submit()獲取返回值的例子，假設我有很多更新各種數據的task，我希望如果其中一個task失敗，其它的task就不需要執行了。那我就需要catch Future.get拋出的異常，然后終止其它task的執行，代碼如下：
public class ThreadPoolTest implements Runnable { public void run() { try{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()); Thread.sleep(3000); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args) { BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(); ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue); for (int i = 0; i < 10; i++) { executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread".concat(""+i))); int threadSize = queue.size(); System.out.println("線程隊列大小為-->"+threadSize); } executor.shutdown(); } }
c.線程池的關閉
我們可以通過調用線程池的shutdown或shutdownNow方法來關閉線程池，它們的區別詳見 http://www.cnblogs.com/shamo89/p/6703563.html
可以簡單的總結為shutdown()是正常結束線程池，已經添加進去正在執行的線程正常執行，沒添加的線程不會再添加。shutdownNow()則是強制中斷線程池里的線程，但是因為是通過interuppt()來執行的，所以會有局限性，另外該方法會返回未執行的任務。
所以通常調shutdown來正常關閉線程池，如果任務不一定要執行完，則可以調用shutdownNow。
23. 線程池的分析
A.流程分析：線程池的主要工作流程如下圖：
從上圖我們可以看出，當提交一個新任務到線程池時，線程池的處理流程如下：
- 首先線程池判斷基本線程池是否已滿？沒滿，創建一個工作線程來執行任務。滿了，則進入下個流程。
- 其次線程池判斷工作隊列是否已滿？沒滿，則將新提交的任務存儲在工作隊列里。滿了，則進入下個流程。
- 最后線程池判斷整個線程池是否已滿？沒滿，則創建一個新的工作線程來執行任務，滿了，則交給飽和策略來處理這個任務。
B.源碼分析
上面的流程分析讓我們很直觀的了解了線程池的工作原理，讓我們再通過源代碼來看看是如何實現的。線程池執行任務的方法如下：
1 public void execute(Runnable command) {
2 if (command == null)
3 throw new NullPointerException();
4 //如果線程數小於基本線程數，則創建線程並執行當前任務
5 if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {
6 //如線程數大於等於基本線程數或線程創建失敗，則將當前任務放到工作隊列中。
7 if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {
8 if (runState != RUNNING || poolSize == 0)
9 ensureQueuedTaskHandled(command);
10 }
11 //如果線程池不處於運行中或任務無法放入隊列，並且當前線程數量小於最大允許的線程數量，
12 // 則創建一個線程執行任務。
13 else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))
14 //拋出RejectedExecutionException異常
15 reject(command); // is shutdown or saturated
16 }
17 }
2.4. 合理的配置線程池
要想合理的配置線程池，就必須首先分析任務特性，可以從以下幾個角度來進行分析：
- 任務的性質：CPU密集型任務，IO密集型任務和混合型任務。
- 任務的優先級：高，中和低。
- 任務的執行時間：長，中和短。
- 任務的依賴性：是否依賴其他系統資源，如數據庫連接。
任務性質不同的任務可以用不同規模的線程池分開處理。
CPU密集型任務配置盡可能小的線程，如配置Ncpu+1個線程的線程池。
IO密集型任務則由於線程並不是一直在執行任務，則配置盡可能多的線程，如2*Ncpu。
混合型的任務，如果可以拆分，則將其拆分成一個CPU密集型任務和一個IO密集型任務，只要這兩個任務執行的時間相差不是太大，那么分解后執行的吞吐率要高於串行執行的吞吐率，如果這兩個任務執行時間相差太大，則沒必要進行分解。
我們可以通過Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法獲得當前設備的CPU個數。
優先級不同的任務可以使用優先級隊列PriorityBlockingQueue來處理。它可以讓優先級高的任務先得到執行，需要注意的是如果一直有優先級高的任務提交到隊列里，那么優先級低的任務可能永遠不能執行。
執行時間不同的任務可以交給不同規模的線程池來處理，或者也可以使用優先級隊列，讓執行時間短的任務先執行。
依賴數據庫連接池的任務，因為線程提交SQL后需要等待數據庫返回結果，如果等待的時間越長CPU空閑時間就越長，那么線程數應該設置越大，這樣才能更好的利用CPU。
建議使用有界隊列，有界隊列能增加系統的穩定性和預警能力，可以根據需要設大一點，比如幾千。
有一次我們組使用的后台任務線程池的隊列和線程池全滿了，不斷的拋出拋棄任務的異常，通過排查發現是數據庫出現了問題，導致執行SQL變得非常緩慢，因為后台任務線程池里的任務全是需要向數據庫查詢和插入數據的，所以導致線程池里的工作線程全部阻塞住，
任務積壓在線程池里。
如果當時我們設置成無界隊列，線程池的隊列就會越來越多，有可能會撐滿內存，導致整個系統不可用，而不只是后台任務出現問題。
當然我們的系統所有的任務是用的單獨的服務器部署的，而我們使用不同規模的線程池跑不同類型的任務，但是出現這樣問題時也會影響到其他任務。
2.1. 線程池的監控
通過線程池提供的參數進行監控。線程池里有一些屬性在監控線程池的時候可以使用
- taskCount：線程池需要執行的任務數量。
- completedTaskCount：線程池在運行過程中已完成的任務數量。小於或等於taskCount。
- largestPoolSize：線程池曾經創建過的最大線程數量。通過這個數據可以知道線程池是否滿過。如等於線程池的最大大小，則表示線程池曾經滿了。
- getPoolSize:線程池的線程數量。如果線程池不銷毀的話，池里的線程不會自動銷毀，所以這個大小只增不+ getActiveCount：獲取活動的線程數。
3、線程ThreadPoolTaskExecutor的使用
// 配合spring使用
<bean id="taskExecutor" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor"> <property name="corePoolSize" value="30" /> <property name="keepAliveSeconds" value="200" /> <property name="maxPoolSize" value="50" /> </bean>