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线程池

谈起线程池之前，我们可以联想到常量池，那什么是常量池呢？

常量池：字符串常量，在 Java 程序最初构建的时候，就已经准备好了。等程序运行的时候，这样的常量也就加载到内存中了。因此剩下了构造/销毁的开销。

其实，在计算机中，池 这个词，就只有这一个意思，表示的含义都是一样的 。

线程池，就是为了让我们高效的创建销毁线程的。我们不妨想想最初引入线程的原因：频繁创建销毁进程，太慢了。

随着互联网的发展，随着我们对性能的要求更进一步，咱们现在觉得，频繁创建销毁线程，开销有些不能接受了。解决方案有两个：1.线程池 2. 协程（纤程，轻量级线程）。

所以，线程池其实就是：把线程提前创建好，放到一个地方（放到类似于数组），需要用的时候，随时去取，用完了还回到池子中。

但是，其实还有小问题~~

为啥我们认为，直接创建线程开销比从池子里取线程更大呢？？？

这里我们就不得不说一下操作系统的 用户态 和 内核态 了。

一个操作系统 = 内核 + 配套的应用程序

• 内核是包含操作系统的各种核心功能

  1）管理硬件设备。

  2）给软件提供稳定的运行环境

一个操作系统，内核就是一份，一份内核，要给所有的应用程序提供服务支持的。

如果有一段代码是应用程序中自行完成的，则整个执行过程是可控的。

如果有一段代码，需要进入到内核中，由内核负责完成一系列工作，这个过程是不可控的，咱们程序员写的代码干预不了。

因此，通常认为，可控的过程要比不可控的过程更高效。

从线程池取现成的线程，纯应用程序代码就可以完成。【可控】

从操作系统创建新的线程，就需要操作系统内核配合完成。【不可控】

所以使用线程池，就可以省下应用程序切换到内核中运行这样的开销。

Java标准库也提供了直接使用的线程池（ThreadPoolExecutor -> 线程池里准备好一些线程，让这些线程执行一些任务）

核心方法，submit（Runnable），通过Runnable描述一段要执行的任务。

通过submit任务放到线程池中，此时线程池里的线程会执行这样的任务。

但有一个比较重要的是，构造这个类的时候，构造方法，比较麻烦。（参数有点多）

而且，Java的线程池，里面包含几个线程，是可以动态调度的。任务多的时候，自动扩容成更多的线程，任务少的时候，把额外的线程干掉，节省资源。

此处，这里讲一下最后一个，因为他的参数最多。都含上面的参数。

• int corePoolSize 核心线程数 -> 至少有多少个线程，线程池一创建，这些线程也要随之创建。直到整个线程池销毁，这些线程才会销毁。

• int maximumPoolSize 最大线程数 -> 最大线程 + 非核心线程（自适应） 就是不繁忙就销毁，繁忙就在创建。（当然，线程也不是越多越好）

  举个例子：我们可以简单的理解成 线程池 => 公司， 核心线程 => 正式员工 ， 非核心线程 => 实习生。需要的时候就招聘实习生，不需要的时候就裁掉。但是呢，正式员工不敢乱裁，如果赔偿不到位，劳动仲裁就够喝一壶。

• long keepAliveTime 非核心线程允许空闲的最大时间 也就是允许实习生摸鱼的时间，如果实习生连续一个月都没有啥活了，就可以考虑优化掉。

• TimeUnit unit 枚举。

• BlockingQueue workQueue 工作队列 （选择使用数组/链表，指定capacity，指定是否要带有优先级/比较规则）线程池，本质上也是 生产者消费者模型调用submit就是在生产任务，线程池里的线程就是在消费任务。

• ThreadFactory threadFactory 给线程提供的工厂类（统一的构造并初始化线程），工厂模式 （也是一种设计模式，和单例模式是并列的关系）-> 用来弥补构造方法的缺陷的。 线程中有一些属性可以设置，线程池是一组线程。

• ※RejectedExecutionHandler handler 拒绝策略（整个线程池七个参数中，最重要的，最复杂的）。submit把任务添加到任务队列中（任务队列就是阻塞队列），队列满了，再添加，就阻塞。（一般不希望程序阻塞太多）。对于线程池来说，发现入队列操作时，队列满了，不会真的触发“入队列操作”，不会真阻塞，而是执行拒绝策略相关代码。 如果调用submit就阻塞(业务逻辑中的线程调用submit)就会使这个线程就没办法干别的事情了，不是一个好的选择。

（这个线程要响应用户的请求，阻塞了，用户迟迟拿不到请求的响应，用户等很久，直观上看到的现象 是“卡了”，与其是“卡了”不如告诉直接我“失败”）

工厂模式

工厂模式是Java中常用的设计模式之一，它主要用于创建对象，同时将对象的创建和使用过程分离，提高了代码的可维护性和可拓展性。工厂模式主要有三种类型：简单工厂模式，工厂方法模型和抽象工厂模式。这里就拿简单工厂模式举例。
简单工厂模式，又称为静态工厂模式，通过一个工厂类根据传入的参数决定创建哪种类型的对象。这种模式的优点是易于理解和实现，但缺点是随着产品类的增加，工厂类的代码也需要修改，这违反了开闭原则。（对扩展开放，对修改关闭）。
就比如，我想在一个平面上创建一个点，我们可以用极坐标表示这个点，也可以用平面坐标系来表示。

但是由于这两个构造方法的个数，参数类型相同，无法构成重载。所以，对于这种情况，我们就需要用工厂模式来解决这种情况。（C++和Java共有的一个问题：构造方法的名字是固定的，想要提供不同的版本，就需要通过重载，有时候不一定能构成重载），我们创建一个工厂类，来对 目标对象 进行实例化，工厂类来对 目标对象 进行初始化。

其中，

称为工厂方法。
提供工厂方法的类称为工厂类。
工厂方法的核心，通过静态方法，把构造对象 new 的过程，各种属性初始化的过程，封装起来了。提供多组静态方法，实现不同情况的构造。

Executors

在Java标准库，也提供了另一组类，针对 ThreadPoolExecutor 进行了进一步封装，简化线程池的使用，也是基于工厂设计模式。

• 使⽤ Executors.newFixedThreadPool(10) 能创建出固定包含 10 个线程的线程池。
• 返回值类型为 ExecutorService。
• 通过 ExecutorService.submit 可以注册⼀个任务到线程池中。

Executors 创建线程池的⼏种⽅式：

newFixedThreadPool: 创建固定线程数的线程池（核心线程数和最大线程数一样）
newCachedThreadPool: 创建线程数⽬动态增⻓的线程池.（最大线程数是一个很大的数字（线程可以无限增加））
newSingleThreadExecutor: 创建只包含单个线程的线程池.
newScheduledThreadPool: 设定 延迟时间后执⾏命令，或者定期执⾏命令. 是进阶版的 Timer.
Executors 本质上是 ThreadPoolExecutor 类的封装

实现固定线程个数的线程池

• 核⼼操作为 submit, 将任务加⼊线程池中
• 使⽤ Worker 类描述⼀个⼯作线程. 使⽤ Runnable 描述⼀个任务.
• 使⽤⼀个 BlockingQueue 组织所有的任务
• 每个 worker 线程要做的事情: 不停的从 BlockingQueue 中取任务并执⾏
  （线程池，最核心的就是submit 这样的操作，往线程池中，添加任务（任务就是Runnable）。得有线程来执行队列中的任务，所以我们在构造方法中，把线程创建处来，随时有新的任务要被添加进去，咱们的线程就需要持续不断的尝试读取任务，然后取到了就执行，没取到就阻塞等待）
  
  

在执行的时候我们会发现虽然100 个任务完成了，但进程并没有结束

这是因为线程池里的这些线程，还在take阻塞的（等待），线程池中的线程，是前台线程，阻止进程结束。
shutdown 能够把线程池里的线程全部关闭，但是不能保证线程池内的任务一定能全部执行完毕。
所以，如果需要等待线程池内的任务全部执行完毕，需要调用 awaitTermination 方法。

（线程池最主要的还是解决服务器这边的开发的问题，上古时期，服务器如何处理多个客户端的请求？基于多进程的模型。每次有个客户端请求过来了，服务器这边都创建一个 进程 给这个客户端提供服务（读取请求，解析请求，返回响应…）后来，频繁创建销毁进程，效率比较低，引入了线程，模型就成了，每个客户端都分配一个线程，提供服务。但随着客户端越来越多，发现频繁创建销毁线程，这个事情也变得比较低效了，又引入了线程池。线程池里，提前准备好了 10 个线程，有100个客户端把请求发过来，把这100个客户端的请求，封装成 任务（Runnable）添加到线程池里，线程池中有着 10 个线程负责处理这 100 个任务，这个过程就不涉及线程的创建销毁了）。