並發編程系列之如何正確使用線程池？在上一章節的學習中，我們掌握了線程的基本知識，接着本博客會繼續學習多線程中的線程池知識
1、線程是不是越多越好？
在學習多線程之前，讀者可能會有疑問？如果單線程跑得太慢，那么是否就能多創建多個線程來跑任務？並發的情況，線程是不是創建越多越好？這是一個很經典的問題，畫圖表示一下創建很多線程的情況，然后進行情況分析。
- 創建線程和銷毀線程都是需要時間的，如果創建時間+銷毀時間>執行任務時間就很不划算
- 創建后的線程是需要內存去存放的，創建的線程對應一個Thread對象，對象是會占用JVM的堆內存的，根據jvm規范，一個線程默認最大棧大小為1M，這個棧空間也是需要從系統內存中分配的，所以線程越多，需要的內存就越多
- 創建線程，操作系統是需要頻繁進行線程上下文切換的，所以線程創建太多，是會影響性能的
上下文切換(context switch)：對於單核CPU來說，在一個時刻只能運行一個線程，對於並行來說，單核cpu也是可以支持多線程執行代碼的，CPU是通過給線程分配時間片來解決的，所謂時間片是CPU給每個線程分配的時間，時間片的時間是非常短的，所以執行完成一個時間片后，進行任務切換，切換之前先保存這個任務的狀態，以便於下次換回來的時候，可以加載這個任務的狀態，所以從保存任務狀態到再加載任務的過程稱為上下文切換，不僅在線程間可以上下文切換，進程也同樣可以
2、如何正確使用多線程？
- 如果是計算型任務？
CPU數量的1~2倍即可 - 如果是IO密集型任務？
就需要多一些線程，要根據具體的io阻塞時長來進行考量決定
3、Java線程池的工作原理
- 接收任務，放入線程池的任務倉庫
- 工作線程從線程池的任務倉庫取，執行
- 沒有任務時，線程阻塞，有任務時喚醒線程
4、掌握JUC線程池API
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Executor ： 接口類
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ExecutorService：加入關閉方法和對Runnable、Callable、Future的支持
- shutdown：已經提交的會執行完成
- shutdownNow：正在執行的會執行完成，未來執行的返回
- awaitTermination：阻塞等待任務關閉完成
- submit類型的：都是提交任務的，支持Runnable和Callable
- invokeAll類型的：執行集合中所有任務
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ScheduleExecutorService ：加入對定時任務的支持
其中schedule(Runablle , long, Timeunit)和schedule(Callable<V> , long, TimeUnit)表示的是多久后執行，而scheduleAtFixedRate方法和scheduleWithFixedDelay方法表示的都是周期性重復執行的
再描述scheduleAtFixedRate方法和scheduleWithFixedDelay方法的區別：
scheduleAtFixedRate：以固定的時間頻率重復執行任務，如每10s ，也就是兩個任務直接以固定的時間間隔執行，不管任務執行完成與否
scheduleWithFixedDelay：以固定的任務時延遲來重復執行任務，這種任務不管任務執行多久都執行完成，然后隔預定的如3s，接着執行下一個任務，每個任務之間的間隔都是一樣的
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Executors：快速得到線程池的工具類，創建線程池的工廠類
newFixedThreadPool(int nThreads)：創建一個固定大小、任務隊列 無界的線程池。線程池的核心線程數=最大線程池=nThreadsnewCachedThreadPool()：創建的是一個大小無界的緩沖線程池。它的任務隊列是一個同步隊列。如果隊列中有空閑的線程，則用空閑線程執行，如果沒有就創建新線程執行。池中線程空閑超過60s，就會被釋放。緩沖線程池使用於執行耗時比較小的異步任務。線程池的核心線程數=0，最大線程池=Integer.MAX_VALUEnewSingleThreadExecutor()：創建的是只有一個線程來執行無界任務隊列的單一線程池。該線程池按順序執行一個一個加入的任務，任何時刻都只有一個線程在執行。單一線程池和newFixedThreadPool(1)的區別在於，單一線程池的池大小是不能再改變的newScheduleThreadPool(int corePoolSize)： 能定時執行任務的線程池，該池的核心線程數由參數corePoolSize指定，最大線程數=Integer.MAX_VALUEnewWorkStealingPool()：以當前系統可用的處理器數作為並行級別創建的work-stealing thread pool(ForkJoinPool)newWorkStealingPool(int parallelism)：以指定的parallelism並行級別創建的work-stealing thread pool(ForkJoinPool)
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ThreadPoolExecutor：線程池的標准實現
下面列舉出ThreadPoolExecutor的主要參數：
| 參數 | 描述 |
|---|---|
| corePoolSize | 核心線程數量 |
| maxPoolSize | 最大線程數量 |
| keepAliveTime+時間單位 | 空閑線程的存活時間 |
| ThreadFactory | 線程工廠，用於創建線程 |
| workQueue | 用於存放任務的隊列，可以稱之為工作隊列 |
| Handler | 用於處理被拒絕的任務 |
雖然Executors使用起來很方便，不過在阿里編程規范里是強調了慎用Executors創建線程池，下面摘錄自阿里編程規范手冊：
【強制】線程池不允許使用Executors去創建，而是通過ThreadPoolExecutor的方式，
這樣的處理方式讓寫的同學更加明確線程池的運行規則，規避資源耗盡的風險。
說明：Executors各個方法的弊端：
1）newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor:
主要問題是堆積的請求處理隊列可能會耗費非常大的內存，甚至OOM。
2）newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool:
主要問題是線程數最大數是Integer.MAX_VALUE，可能會創建數量非常多的線程，甚至OOM。
ThreadPoolExecutor的基本參數：
new ThreadPoolExecutor(
2, // 核心線程數
5, // 最大線程數
60L, // keepAliveTime,線程空閑超過這個數，就會被銷毀釋放
TimeUnit.SECONDS, // keepAliveTime的時間單位
new ArrayBlockingQueue(5)); // 傳入邊界為5的工作隊列
畫流程圖表示，線程池的核心參數是corePoolSize、maxPoolSize、workQueue（工作隊列）
線程池工作原理示意圖：任務可以一直放，直到線程池滿了的情況，才會拒絕，然后除了核心線程，其它的線程會被合理回收。所以正常情況下，線程池中的線程數量會處在 corePoolSize 與 maximumPoolSize 的閉區間內
ThreadPoolExecutor基本實例：
ExecutorService service = new ThreadPoolExecutor(2, 5,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new ArrayBlockingQueue(5));
service.execute(() ->{
System.out.println(String.format("thread name:%s",Thread.currentThread().getName()));
});
// 避免內存泄露，記得關閉線程池
service.shutdown();
ThreadPoolExecutor加上Callable、Future使用的例子：
public static void main(String[] args) {
ExecutorService service = new ThreadPoolExecutor(2, 5,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new ArrayBlockingQueue(5));
Future<Integer> future = service.submit(new CallableTask());
Thread.sleep(3000);
System.out.println("future is done?" + future.isDone());
if (future.isDone()) {
System.out.println("callableTask返回參數:"+future.get());
}
service.shutdown();
}
static class CallableTask implements Callable<Integer>{
@Override
public Integer call() {
return ThreadLocalRandom.current().ints(0, (99 + 1)).limit(1).findFirst().getAsInt();
}
}