线程池的执行流程、状态及类型

线程池的理解

        线程池是用于管理和复用线程的一种技术，可以优化线程的执行效率。因为，频繁创建和销毁线程，会带来额外的系统开销，而线程池可以通过创建并重用一组线程来执行任务，可以显著减少这种开销，提高程序的性能和响应能力。 

        线程池内部维护了若干个线程，没有任务的时候，这些线程都处于等待空闲状态。如果有新的线程任务，就分配一个空闲线程执行。如果所有线程都处于忙碌状态，线程池会创建一个新线程进行处理或者放入队列（工作队列）中等待。 

线程池的执行流程

线程池的核心配置参数

• corePoolSize： 线程池的核心线程数；

• maximumPoolSize： 线程池的最大线程数；

• keepAliveTime和unit： 线程池中非核心线程空闲的存活时间值和时间单位；

• workQueue： 阻塞工作队列，存放等待执行的线程任务；

• threadFactory： 创建新线程的线程工厂；

• handler： 线程池的拒绝策略；

线程池执行流程

• 提交一个新的线程任务，线程池会在线程池中分配一个空闲线程，用于执行线程任务；
• 如果线程池中不存在线程任务，则线程池会判断当前“存活的线程数”是否小于核心线程数corePoolSize；
  • 如果小于核心线程数，线程池会创建一个新的线程（核心线程）去处理新线程任务；
  • 如果大于核心线程数，线程池会检查工作队列；
    • 如果工作队列未满，则将该线程任务放入工作队列进行等待。线程池中如果出现空闲线程，将从工作队列中按照FIFO的规则取出1个线程任务并分配执行；
    • 如果工作队列已满，则判断线程数是否达到最大线程数；
      • 如果当前“存活线程数”没有达到最大线程数，则直接创建一个新线程（非核心线程）执行新线程任务；
      • 如果当前“存活线程数”达到最大线程数，则直接采用拒绝策略处理新线程任务；

线程池的四种拒绝策略:

AbortPolicy ：默认策略，丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常；
DiscardPolicy ： 丢弃任务，不抛出异常；
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中的末尾任务（最老的任务，也就是最早进入队列的任务）后，重新将当前任务提交给线程池处理；
CallerRunsPolicy：提交线程任务的业务线程直接执行线程任务的run()方法，线程池不再负责处理 ；

执行流程图 

 线程池的状态

线程池的状态包括： RUNNING  , SHUTDOWN  , STOP  , TIDYING  , TERMINATED 

RUNNING：运行状态，线程池一旦被创建，就处于RUNNING状态，并且线程池中的任务数为0.该状态的线程池会接收新任务，并处理工作队列中的任务。

• 调用线程池的shutdown（）方法，可以切换到SHUTDOWN关闭状态；
• 调用线程池的shutdownnow（）方法，可以切换到STOP停止状态；

SHUTDOWN：关闭状态，该状态的线程池不会接收新任务，但会处理工作队列中的任务；

• 当工作队列为空时，且线程池中执行的任务也为空时，线程池进入TIDYING状态；

STOP：停止状态，该状态的线程不会接收新任务，也不会处理阻塞队列中的任务，而且会中断正在运行的任务；

• 线程池中执行的任务为空，线程池进入TIDYING状态；

TIDYING：整理任务，该状态表明所有的任务已经运行终止，记录的任务数量为0；

• terminated（）执行完毕，进入TERMINATED状态；

TERMINATED：终止状态，该状态表锁线程池彻底关闭。

 线程池的类型

FixedThreadPool：线程数固定的线程池

线程池参数： 

• 核心线程数和最大线程数一致
• 非核心线程线程空闲存活时间，即keepAliveTime为0
• 阻塞队列为无界队列LinkedBlockingQueue

工作机制： 

• 提交线程任务
• 如果线程数少于核心线程，创建核心线程执行任务 
• 如果线程数等于核心线程，把任务添加到LinkedBlockingQueue阻塞队列 
• 如果线程执行完任务，去阻塞队列取任务，继续执行 

使用场景： 适用于处理CPU密集型的任务，确保CPU在长期被工作线程使用的情况下，尽可能的少的分配线程，即适用执行长期的任务。 

 CachedThreadPool：可缓存线程池，线程数根据任务动态调整的线程池

线程池参数：

• 核心线程数为0 
• 最大线程数为Integer.MAX_VALUE 
• 工作队列是SynchronousQueue同步队列
• 非核心线程空闲存活时间为60秒 

工作机制： 

• 提交线程任务
• 因为核心线程数为0，所以任务直接加到SynchronousQueue工作队列
• 判断是否有空闲线程，如果有，就去取出任务执行
• 如果没有空闲线程，就新建一个线程执行
• 执行完任务的线程，还可以存活60秒，如果在这期间，接到任务，可以继续存活下去；否则，被销毁。 

使用场景： 用于并发执行大量短期的小任务。

 SingleThreadExecutor：单线程化的线程池

线程池参数：

• 核心线程数为1
• 最大线程数也为1 
• 阻塞队列是LinkedBlockingQueue 
• 非核心线程空闲存活时间为0秒

使用场景： 适用于串行执行任务的场景，将任务按顺序执行。

ScheduledThreadPool：能实现定时、周期性任务的线程池

线程池参数： 

• 最大线程数为Integer.MAX_VALUE 
• 阻塞队列是DelayedWorkQueue 
• keepAliveTime为0

使用场景： 周期性执行任务，并且需要限制线程数量的需求场景。