Java併發編程：4種線程池和緩衝隊列BlockingQueue

一. 線程池簡介

1. 線程池的概念：

線程池就是首先建立一些線程，它們的集合稱爲線程池。使用線程池能夠很好地提升性能，線程池在系統啓動時即建立大量空閒的線程，程序將一個任務傳給線程池，線程池就會啓動一條線程來執行這個任務，執行結束之後，該線程並不會死亡，而是再次返回線程池中成爲空閒狀態，等待執行下一個任務。

2. 線程池的工做機制

2.1 在線程池的編程模式下，任務是提交給整個線程池，而不是直接提交給某個線程，線程池在拿到任務後，就在內部尋找是否有空閒的線程，若是有，則將任務交給某個空閒的線程。

2.1 一個線程同時只能執行一個任務，但能夠同時向一個線程池提交多個任務。

3. 使用線程池的緣由：

多線程運行時間，系統不斷的啓動和關閉新線程，成本很是高，會過渡消耗系統資源，以及過渡切換線程的危險，從而可能致使系統資源的崩潰。這時，線程池就是最好的選擇了。

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二. 四種常見的線程池詳解

1. 線程池的返回值ExecutorService簡介：

ExecutorService是Java提供的用於管理線程池的類。該類的兩個做用：控制線程數量和重用線程

2. 具體的4種經常使用的線程池實現以下：（返回值都是ExecutorService）

2.1 Executors.newCacheThreadPool()：可緩存線程池，先查看池中有沒有之前創建的線程，若是有，就直接使用。若是沒有，就建一個新的線程加入池中，緩存型池子一般用於執行一些生存期很短的異步型任務

示例代碼：

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行

線程池爲無限大，當執行當前任務時上一個任務已經完成，會複用執行上一個任務的線程，而不用每次新建線程

2.2 Executors.newFixedThreadPool(int n)：建立一個可重用固定個數的線程池，以共享的無界隊列方式來運行這些線程。

示例代碼：

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行
pool-1-thread-2正在被執行
pool-1-thread-3正在被執行
pool-1-thread-1正在被執行

由於線程池大小爲3，每一個任務輸出打印結果後sleep 2秒，因此每兩秒打印3個結果。
定長線程池的大小最好根據系統資源進行設置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()

2.3 Executors.newScheduledThreadPool(int n)：建立一個定長線程池，支持定時及週期性任務執行

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延遲執行示例代碼：

輸出結果：延遲1秒執行

按期執行示例代碼：

輸出結果：

延遲1秒後每3秒執行一次
延遲1秒後每3秒執行一次
.............

2.4 Executors.newSingleThreadExecutor()：建立一個單線程化的線程池，它只會用惟一的工做線程來執行任務，保證全部任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。

示例代碼：

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:0
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:1
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:2
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:3
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:4
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:5
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:6
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:7
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:8
pool-1-thread-1正在被執行,打印的值是:9

三. 緩衝隊列BlockingQueue和自定義線程池ThreadPoolExecutor

1. 緩衝隊列BlockingQueue簡介：

BlockingQueue是雙緩衝隊列。BlockingQueue內部使用兩條隊列，容許兩個線程同時向隊列一個存儲，一個取出操做。在保證併發安全的同時，提升了隊列的存取效率。

2. 經常使用的幾種BlockingQueue：

ArrayBlockingQueue（int i）:規定大小的BlockingQueue，其構造必須指定大小。其所含的對象是FIFO順序排序的。

LinkedBlockingQueue（）或者（int i）:大小不固定的BlockingQueue，若其構造時指定大小，生成的BlockingQueue有大小限制，不指定大小，其大小有Integer.MAX_VALUE來決定。其所含的對象是FIFO順序排序的。

PriorityBlockingQueue（）或者（int i）:相似於LinkedBlockingQueue，可是其所含對象的排序不是FIFO，而是依據對象的天然順序或者構造函數的Comparator決定。

SynchronizedQueue（）:特殊的BlockingQueue，對其的操做必須是放和取交替完成。

3. 自定義線程池（ThreadPoolExecutor和BlockingQueue連用）：

自定義線程池，能夠用ThreadPoolExecutor類建立，它有多個構造方法來建立線程池。

常見的構造函數：ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)

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示例代碼：

輸出結果：

pool-1-thread-1正在被執行pool-1-thread-2正在被執行pool-1-thread-3正在被執行