一、自定义线程池

1、产生背景

2、堵塞队列

3、线程池

4、拒绝策略

二、ThreadPoolExecuor

1、线程池状态

2、构造方法

3、newFixedThreadPool

4、newCachedThreadPool

5、newSingleThreadExecutor

6、提交任务

7、关闭线程池

三、异步模式之工作线程

1、定义

2、饥饿

3、解决

四、多少线程数合适（重点）

1、CPU密集型运算

2、I/O密集型运算

五、任务调度线程池

1、Timer类

2、ScheduledThreadPoolExecutor

3、定时任务

六、Tomcat线程池

1、介绍

2、参数

一、自定义线程池

1、产生背景

线程是系统资源，每创建新的线程都会占用系统内存（分配栈内存），如果高并发场景下，为每个任务都创建个线程（可能out of memory），而且cpu也忙不过来，会出现频繁上下文切换

我们在学juc提供的线程池之前，先自定义线程池，主要有3部分，thread pool线程池、blocking queue阻塞队列和main消费者

2、堵塞队列

实现阻塞队列首先要有个任务队列queue、锁、生产者条件变量、消费者条件变量、容量。然后阻塞获取的方法，阻塞添加的方法，获取大小的方法。

阻塞获取：上来先循环如果队列是空，说明没有线程可以用就直接调用消费者条件变量休息室去等待，当别人往里面添加了元素就会唤醒一个，然后他就去队列移除一个元素再唤醒一个生产者休息室里的一个，最后返回。

阻塞添加：进来如果队列满了就进入生产者休息室，当消费者移除队列一个线程后会通知他，他就添加一个线程，之后再唤醒消费者。

带超时的阻塞获取：参数带一个超时时间和时间单位，先进来调用toNanos方法把时间统一转化为纳秒，然后其他都跟刚刚获取一样，就每次尝试获取是调用awaitNanos返回的是剩余时间，然后循环再进来判断最后超过时间就返回null

带超时的阻塞添加：传入任务对象、超时时间和单位，跟上面是一样的

3、线程池

属性有刚刚我们写的阻塞队列，还有线程集合用hashSet，我们的线程就不用thread了我们包装了个worker类，还有核心线程数，获取任务的超时时间和时间单位。

执行任务的方法是没有超过核心线程数的时候就交给worker去执行任务，如果超过就往任务队列放任务。

这个worker的run方法就是执行任务的，当任务不为空就执行任务，当task执行完毕就从任务队列里面获取执行。当所有任务都执行完成了就直接从集合this中移除

4、拒绝策略

利用策略模式来实现当任务队列满的拒绝策略

tryPut方法直接传入用户输入的函数式变成，然后判断队列是否满，满了就调用用户的方法，如果没有满就加入任务队列。

让用户自己定义拒绝策略

二、ThreadPoolExecuor

1、线程池状态

ThreadPoolExecutor使用int的高3位来表示线程池状态，低29位表示线程数量

状态名	高3位	接收新任务	处理队列任务	说明
running	111	Y	Y
shutdown	000	N	Y	不会接受新任务了但是会处理堵塞队列中的剩余任务
stop	001	N	N	会中断正在执行的任务，并抛弃阻塞队列的任务
tidying	010	-	-	任务全部执行完毕，活动线程为0即将进入终态
terminated	011	-	-	终结状态

从数字上比较，terminated>tidying>stop>shutdown>running

注意：这些信息存储在一个原子变量ctl中，目的是将线程池状态与线程池数量合二为一，这样可以用一次cas原子操作进行赋值，从而可以减少一次cas的原子操作

2、构造方法

corePoolSize 核心线程数目最多保留的线程数
maximumPoolSize 最大线程数目
keepAliveTime 生存时间针对救急线程
unit 时间单位针对救急线程
workQueue 阻塞队列
threadFactory 线程工厂（创建线程的可以起名字）-特定的名字后面调试就方便
handler 拒绝策略

救济线程：数量就是最大线程数减去核心线程数，当我们任务来的时候先用核心线程，用完了就进入阻塞队列（前提是有界队列），当队列满了会看看有没有救济线程有了就用救济线程，没有才拒绝策略。当救济线程使用完毕后会看生存时间，当超过生存时间还没有人用到就会销毁，但核心线程不会。

拒绝策略：如果线程阻塞队列满且没救济线程就会拒绝策略，jdk提供了4种实现，其他著名的框架也提供了实现

AbortPolicy 让调用者抛出RejectedExecutionException异常，这是默认策略
CallerRunsPolicy 让调用者运行任务
DiscardPolicy 放弃本次任务
DiscardOldestPolicy 放弃队列中最早的任务，本任务取代之
Dubbo的实现，在抛出RejectedExecutionException异常之前会记录日志，并dump线程栈信息，方便定位问题
Netty的实现，创建一个新线程来执行任务（不太好，达不到限制线程的目的）
activeMQ的实现，带超时时间等待60s尝试放入队列，类似我们之前自定义的拒绝策略
PinPoint的实现，他使用了拒绝策略链，会逐一尝试策略链中每种拒绝策略

3、newFixedThreadPool

特点：

核心线程数==最大线程数（没救济线程被创建）因此也无需超时时间
阻塞队列是无界的，可以放任意数量的任务

评价：适用于任务量已知，相对耗时的任务

4、newCachedThreadPool

带缓冲功能的线程池

特点：

核心线程数是0，最大线程数是Integer.MAX_VALUE，救急线程的空闲生存时间是60s，意味着全部都是救济线程（60s后可以回收），救急线程可以无限创建

队列采用synchronousQueue实现特点是，他没有容量，没有线程来取是放不进去的（一手交钱，一手交货）

评价：整个线程池表现为线程数会根据任务量不断增加，没有上线，当任务执行完毕，空闲1分钟后释放线程，适合任务数比较密集，但每个任务执行时间比较短的情况。

5、newSingleThreadExecutor

使用场景：

希望多个任务队列排队执行，线程数固定位1，任务多于1就会进入无界队列阻塞，任务执行完毕，这是唯一的线程也不会被释放。

区别：

自己创建一个单线程：串行执行任务，如果任务执行失败而终止那么没有任何补救措施，而线程池还会新建一个线程，保证线程池的正常工作。
固定大小线程池初始化为1：以后还可以修改，对外暴露的是ThreadPoolExecutor对象，可以强转后调用setCorePoolSize等方法进行修改。
单例线程池：线程个数始终为1，不能修改，FinalizableDelegatedExectorService应用的是装饰器模式，多用FinalizableDelegatedExectorService做了一个装饰封装，只对外暴露了ExecutorService接口，因此不能调用ThreadPoolExecuotr中特有的方法

6、提交任务

execute：传入runnbale，不需要返回值，最基础的执行

submit：这种传入的是callable返回的是futrue对象，利用的是保护性暂停模式，这种就是主线程会阻塞等待futue的响应结果，有就返回。

invokeAll：接收一个callable任务的集合，返回的也是一个futrue的集合；还有一种接收3个参数的构造器，就是多个超时时间和单位。主线程会阻塞等待集合全部任务全部执行完成

invokeAny：接收一个callable集合，然后他不会全部执行完成，当第一个最快执行完成的执行完了就返回，其他任务取消，所以返回的只是一个object，不是上面的list了。之前那个从多个接口获取结果，拿最快的那个应该可以用这种。

7、关闭线程池

shutdown()，线程池的状态会变成shutDown，不会接收新的任务，但是已经提交的任务会执行完，此方法不会阻塞等那些要运行完的运行完，而是直接掉用shotdown就返回

showdownNow()，线程池状态会变为stop（不会接收新任务，会将任务队列中的任务返回，并用interrupt的方式中断正在运行的任务）

三、异步模式之工作线程

1、定义

让有限的工作线程worker thread来轮流异步处理无限多的任务，也可以将其归类为分工模式，他的典型实现就是线程池，也体现了经典的设计模式中的享元模式

例如，海底捞的服务器，轮流处理每位客人点餐，如果每个客人都分配一个服务员，成本就太高了

注意：不同的任务类型应该使用不同的线程池，这样能避免饥饿，并提升效率

例如：如果一个餐馆的工人既要招呼客人（任务类型A），又要到后厨做菜（任务B）显然效率不咋样，分成服务员（线程池A）与厨师（线程池B）更为合理

2、饥饿

固定大小的线程池会有饥饿现象

两个工人是同一个线程池中的两个线程，他们要做的事情是：为客人点餐和后厨做菜，这是两个阶段

客人点餐：必须先点完餐，等菜做好，上菜，在此期间处理点餐的工人必须等待
后厨做菜：没啥说的，做就是了

比如工人A处理点餐任务，接下来他要等工人B把菜做好，然后上菜，他们配合的蛮好，但现在同时来两个客人，这个时候A和B都去处理点餐了，没人做菜了，这个时候就饥饿

3、解决

应该把不同的任务交给不同的线程池去处理，这样就不会导致这种都做一个任务另一个做不了导致的饥饿问题。

四、多少线程数合适（重点）

过小会导致不能充分利用系统资源、容易饥饿

过大会导致更多线程上下文切换，占用更多内存

1、CPU密集型运算

这种的瓶颈往往在于线程上下文切换，所以我们尽可能避免他。通常采用 CPU核心数+1 能够实现最优CPU利用率，+1是保证线程由于页缺失故障（操作系统）或其他原因导致暂停，额外的这个线程可以顶上去，保证CPU时钟周期不被浪费

2、I/O密集型运算

CPU不总处于繁忙状态，例如当执行业务计算时，这个时候会用cpu资源，但当执行IO操作时，远程RPC调用时，包括进行数据库操作时，这时候CPU就闲下来了，就可以利用多线程提高他的利用率，经验公式如下：

线程数 = 核数 * 期望CPU利用率 * 总时间（CPU计算时间+等待时间）/ CPU计算时间

五、任务调度线程池

1、Timer类

在任务调度线程池加入前，可以用Timer类来实现定时功能，Timer的优点在于简单易用，但由于所有任务都是由同一个线程来调度，因此所有任务都是串行执行的，同一时间只能有一个任务在执行，前一个任务的延迟或异常都将会影响到之后的任务。

2、ScheduledThreadPoolExecutor

用这种线程池在只有1个线程的时候，当第一个任务异常是不会影响到第二个任务的。

他除了延迟执行外还可以定时执行任务，每隔一段时间执行一次，用的是scheduleAtFiexedRate方法，构造器是任务、初始延迟、间隔时间、时间单位。但是如果任务本来的执行时间就很长大于间隔时间的话，他的下一个任务不会间隔了变成仅挨着执行，可以保证任务不会重叠，但是没有间隔了。

还有个scheduleWithFixedDelay()中间的参数是每个任务的间隔时间，这个才是正在的定时间隔的任务，他的当任务超过了间隔时间了，还是会间隔固定时间才会执行下一个，他的delay是从上一个任务的结束时间开始算的。

线程池中处理异常的两种方式：

try：直接用try catch手动去抓异常
用submit方式拿到future对象：主线程去调用future的get方法获取如果成功就会返回值，如果中间出现了异常会返回异常信息

3、定时任务

主要就是用LocalDataTime的时候算出目标的执行时间，用那个时间减去现在的时间就是距离开始的时间（第一个参数），第二个参数就间隔的时间，然后单位。

六、Tomcat线程池

1、介绍

Tomcat分为连接器和容器部分：

连接器就是为了连接，这里就用到了线程池（我们就讲连接器的线程池）
容器部分可以实现servlet规范，运行组件

LimitLatch 用来限流，可以控制最大连接个数，类似JUC中的Semaphore
Accept 只负责接收新的socket连接（是个线程不断循环接受连接）
Poller 只负责监听socket channel是否有可读IO事件（也是个线程负责不断循环处理是否有可读IO事件发生）一旦可读，封装一个任务对象socketProcessor，提交给Executor线程池处理
Executor 线程池中的工作线程最终负责处理请求

tomcat线程池扩展了原本的ThreadPoolExecutor，行为略微改了一带你，他重现写了一下那个execute方法，如果总线程数超过最大线程数，不会立刻拒绝策略抛出异常，而是再次尝试，如果还是失败才是抛出异常。

源码：他是直接用原本的方法先，如果抛出异常了说明超过最大线程数的拒绝策略了，他直接catch住然后重新尝试加入阻塞队列，如果没法加入自己再抛出