一、概念介紹

什么是線(xiàn)程，什么是進(jìn)程，兩者有什么關(guān)系？

????????進(jìn)程是操作系統(tǒng)資源分配的獨(dú)立單位；而線(xiàn)程是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行調(diào)度和分派的最小單位；線(xiàn)程包含于進(jìn)程之中，是進(jìn)程中的實(shí)際運(yùn)作單位。

例如：

正在運(yùn)行的360安全衛(wèi)士就屬于一個(gè)進(jìn)程

使用360衛(wèi)士中的各個(gè)功能時(shí)，就屬于開(kāi)啟一個(gè)線(xiàn)程

1.Thread類(lèi)與Runnable接口

為什么有了Thread類(lèi)還要有Runnable接口，兩者各有什么用途？

????????他們兩個(gè)最主要的區(qū)別：一個(gè)是接口一個(gè)是實(shí)現(xiàn)類(lèi)，常用接口可以避免單繼承的局限性外，具體區(qū)別是：繼承Thread類(lèi)的方式可能會(huì)導(dǎo)致類(lèi)的局部變量不能正確的被共享。因?yàn)槊總€(gè)線(xiàn)程都是一個(gè)獨(dú)立的對(duì)象，它們之間不能共享實(shí)例變量，如果需要共享變量，就必須使用靜態(tài)變量或共享對(duì)象鎖。而使用Runnable接口的方式，多個(gè)線(xiàn)程可以共享同一個(gè)Runnable實(shí)例，從而共享實(shí)例變量。

????????使用Runnable接口可以更好的體現(xiàn)面向?qū)ο缶幊痰乃枷?#xff0c;把任務(wù)和線(xiàn)程分離開(kāi)來(lái)。可以把任務(wù)當(dāng)作一個(gè)對(duì)象，而線(xiàn)程可以看作是該對(duì)象（任務(wù)）的執(zhí)行者。這樣就可以更好的實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，提高代碼的可重用性和可維護(hù)性。

????????使用Runnable接口可以更好地處理多個(gè)線(xiàn)程之間的交互和協(xié)作。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了Runnable接口的實(shí)例可以作為參數(shù)傳遞給Thread類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，因此線(xiàn)程（一個(gè)Thread實(shí)例）可以共享同一個(gè)Runnable實(shí)例，并且多個(gè)線(xiàn)程可以同時(shí)執(zhí)行同一個(gè)Runnable實(shí)例的不同方法，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)線(xiàn)程之間的交互和協(xié)作?？偟膩?lái)說(shuō)，使用Runnable接口的方式更加靈活和通用，可以實(shí)現(xiàn)更多的多線(xiàn)程編程場(chǎng)景，更好的體現(xiàn)面向?qū)ο缶幊痰乃枷?#xff0c;提高代碼的可重用性和可維護(hù)性。

????????但是，使用Thread類(lèi)的方式也有其適用的場(chǎng)景，例如在一些簡(jiǎn)單的多線(xiàn)程編程場(chǎng)景中可以使用繼承Thread類(lèi)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.并發(fā)和并行的區(qū)別

(1).處理任務(wù)不同

????????并發(fā)(Concurrent)是一個(gè)CPU同時(shí)處理多個(gè)線(xiàn)程任務(wù)。（宏觀上是同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)，微觀上其實(shí)是CPU在多個(gè)線(xiàn)程之間快速的交替執(zhí)行。操作系統(tǒng)中有一個(gè)組件叫做任務(wù)調(diào)度器，它將CPU的時(shí)間片分配給各個(gè)線(xiàn)程使用，在一個(gè)時(shí)間段的線(xiàn)程運(yùn)行時(shí)，其他線(xiàn)程處于掛起狀態(tài)，這種就稱(chēng)之為并發(fā)。
????????并行(parallel)是多個(gè)CPU處理器同時(shí)處理多個(gè)線(xiàn)程任務(wù)。（當(dāng)一個(gè)CPU執(zhí)行一個(gè)線(xiàn)程時(shí)，另一個(gè)CPU可以執(zhí)行另一個(gè)線(xiàn)程，兩個(gè)線(xiàn)程互不搶占CPU資源，可以同時(shí)進(jìn)行，這就被稱(chēng)之為并行。)

(2).CPU資源不同

????????并發(fā)過(guò)程中，線(xiàn)程之間會(huì)去搶占CPU資源，輪流便用。并行過(guò)程中，線(xiàn)程間不會(huì)搶占CPU資源。（因?yàn)槭嵌鄠€(gè)CPU處理器，各做各的。）

3.什么是線(xiàn)程池，使用線(xiàn)程池有哪些優(yōu)勢(shì)？

? ? ? ? 什么是線(xiàn)程池？
????????線(xiàn)程池，是一種線(xiàn)程使用模式，線(xiàn)程池維護(hù)著多個(gè)線(xiàn)程，等待著管理者為其分配可并發(fā)執(zhí)行的任務(wù)，就是可管理、維護(hù)和分配線(xiàn)程的“池子”。

? ? ? ? 為什么使用線(xiàn)程池？

????????為了減少創(chuàng)建和銷(xiāo)毀線(xiàn)程的次數(shù)，讓每個(gè)線(xiàn)程郜可以多次的使用；
????????利用線(xiàn)程池可以根據(jù)系統(tǒng)情況調(diào)整線(xiàn)程的數(shù)量，防止消耗過(guò)多內(nèi)存。在實(shí)際使用中，服務(wù)器在創(chuàng)建和銷(xiāo)毀線(xiàn)程上花費(fèi)的時(shí)間和系統(tǒng)資源都相當(dāng)大，使用線(xiàn)程池就可以?xún)?yōu)化這些消耗。

????????通俗的說(shuō)：使用線(xiàn)程池就是為了讓線(xiàn)程對(duì)象可以反復(fù)的復(fù)用，不需要每次執(zhí)行任務(wù)時(shí)構(gòu)建一個(gè)新的線(xiàn)程，等到任務(wù)處理完后再銷(xiāo)毀。

（1）使用線(xiàn)程池的優(yōu)勢(shì)：

（2）線(xiàn)程池的應(yīng)用場(chǎng)景

二、Java內(nèi)置線(xiàn)程池的使用方法

（一）線(xiàn)程池類(lèi)：ThreadPoolExecutor的介紹

????????我們要想自定義線(xiàn)程池,必須先了解線(xiàn)程池的工作原理，才能自己定義線(xiàn)程池 這里我們通過(guò)觀察java中ThreadPoolExecutor的源碼來(lái)學(xué)習(xí)線(xiàn)程池的原理 (源碼演示在idea中查看)

1.ThreadPoolExecutor的構(gòu)造方法（了解這七個(gè)核心參數(shù)）

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, //核心線(xiàn)程數(shù)量int maximumPoolSize, //最大線(xiàn)程數(shù)long keepAliveTime, //最大空閑時(shí)間TimeUnit unit, ? ? ?//時(shí)間單位BlockingQueue<Runnable> workQueue,//任務(wù)隊(duì)列ThreadFactory threadFactory, ? ? ?//線(xiàn)程工廠RejectedExecutionHandler handler //飽和處理機(jī)制)

• int corePoolSize：核心線(xiàn)程數(shù)量

• int maximumPoolSize：最大線(xiàn)程數(shù)

• long keepAliveTime：最大空閑時(shí)間，當(dāng)線(xiàn)程空閑的時(shí)長(zhǎng)達(dá)到該時(shí)間時(shí)，會(huì)被自動(dòng)回收。

• TimeUnit unit：設(shè)置最大空閑時(shí)間的時(shí)間單位

• BlockingQueue<Runnable>workQueue：任務(wù)隊(duì)列，當(dāng)線(xiàn)程池中所有線(xiàn)程都不空閑時(shí)，線(xiàn)程池在收到任務(wù)時(shí)，會(huì)在該隊(duì)列中等候；

• ThreadFactory threadFactory：線(xiàn)程工廠

• RejectedExecutionHandler handler：飽和處理機(jī)制，當(dāng)線(xiàn)程池中的線(xiàn)程已達(dá)到最大線(xiàn)程數(shù)量，且都在工作；并且任務(wù)隊(duì)列上也已經(jīng)排滿(mǎn)等候的任務(wù)時(shí)，證明當(dāng)前線(xiàn)程池已經(jīng)飽和，此時(shí)再來(lái)任務(wù)將會(huì)觸發(fā)該機(jī)制。

2.線(xiàn)程池的工作流程

我們通過(guò)下面一個(gè)場(chǎng)景來(lái)理解ThreadPoolExecutor中的各個(gè)參數(shù)，以及線(xiàn)程池的工作流程:

????????a客戶(hù)(任務(wù))去銀行(線(xiàn)程池)辦理業(yè)務(wù)，但銀行剛開(kāi)始營(yíng)業(yè)，窗口服務(wù)員還未就位(相當(dāng)于線(xiàn)程池中初始線(xiàn)程數(shù)量為0)，于是經(jīng)理(線(xiàn)程池管理者)就安排1號(hào)工作人員(創(chuàng)建1號(hào)線(xiàn)程執(zhí)行任務(wù))接待a客戶(hù)(創(chuàng)建線(xiàn)程)；

????????在a客戶(hù)業(yè)務(wù)還沒(méi)辦完時(shí)，b客戶(hù)(任務(wù))又來(lái)了，于是經(jīng)理(線(xiàn)程池管理者)就安排2號(hào)工作人員(創(chuàng)建2號(hào)線(xiàn)程執(zhí)行任務(wù))接待b客戶(hù)(又創(chuàng)建了一個(gè)新的線(xiàn)程) 假設(shè)該銀行總共就2個(gè)窗口(核心線(xiàn)程數(shù)量是2)；

????????緊接著在a，b客戶(hù)都沒(méi)有結(jié)束的情況下客戶(hù)來(lái)了，于是經(jīng)理(線(xiàn)程池管理者)就安排c客戶(hù)先坐到銀行大廳的座位上(空位相當(dāng)于是任務(wù)隊(duì)列)等候，并告知他: 如果1、2號(hào)工作人員空出，c就可以前去辦理業(yè)務(wù)；

????????此時(shí)d客戶(hù)又到了銀行，(工作人員都在忙，大廳座位也滿(mǎn)了)于是經(jīng)理趕緊安排臨時(shí)工(新創(chuàng)建一個(gè)線(xiàn)程)在大堂站著，手持pad設(shè)備給d客戶(hù)辦理業(yè)務(wù)；

????????假如前面的業(yè)務(wù)都沒(méi)有結(jié)束的時(shí)候e客戶(hù)又來(lái)了，此時(shí)正式工作人員都上了，臨時(shí)工也上了，座位也滿(mǎn)了(臨時(shí)工加正式員工的總數(shù)量就是最大線(xiàn)程數(shù))，于是經(jīng)理只能按《超出銀行最大接待能力處理辦法》(飽和處理機(jī)制)拒接接待e客戶(hù)；

????????最后，進(jìn)來(lái)辦業(yè)務(wù)的人少了，大廳的臨時(shí)工空閑時(shí)間也超過(guò)了1個(gè)小時(shí)(最大空閑時(shí)間)，經(jīng)理就會(huì)讓這部分空閑的臨時(shí)員工下班。(銷(xiāo)毀線(xiàn)程)

????????但是為了保證銀行正常工作(有一個(gè)alowCoreThreadTimeout變量控制是否允許銷(xiāo)毀核心線(xiàn)程，默認(rèn)false)，即使正式員工閑著，也不得提前下班，所以1、2號(hào)工作人員繼續(xù)待著(池內(nèi)保持核心線(xiàn)程數(shù)量)；

3. 線(xiàn)程池的4個(gè)參數(shù)的設(shè)計(jì):

（1）核心線(xiàn)程數(shù)(corePoolSize)

核心線(xiàn)程數(shù)的設(shè)計(jì)需要依據(jù)任務(wù)的處理時(shí)間和每秒產(chǎn)生的任務(wù)數(shù)量來(lái)確定，例如:

執(zhí)行一個(gè)任務(wù)需要0.1秒,系統(tǒng)百分之80的時(shí)間每秒都會(huì)產(chǎn)生100個(gè)任務(wù),那么要想在1秒內(nèi)處理完這100個(gè)任務(wù),就需要10個(gè)線(xiàn)程,此時(shí)我們就可以設(shè)計(jì)核心線(xiàn)程數(shù)為10；當(dāng)然實(shí)際情況不可能這么平均,所以我們一般按照8020原則設(shè)計(jì)即可,既按照百分之80的情況設(shè)計(jì)核心線(xiàn)程數(shù),剩下的百分之20可以利用最大線(xiàn)程數(shù)處理。

（2）任務(wù)隊(duì)列長(zhǎng)度(workQueue)

任務(wù)隊(duì)列長(zhǎng)度一般設(shè)計(jì)為:核心線(xiàn)程數(shù)/單個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間*2即可；例如上面的場(chǎng)景中,核心線(xiàn)程數(shù)設(shè)計(jì)為10,單個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間為 0.1秒,則隊(duì)列長(zhǎng)度可以設(shè)計(jì)為200。

（3）最大線(xiàn)程數(shù)(maximumPoolSize)

最大線(xiàn)程數(shù)的設(shè)計(jì)除了需要參照核心線(xiàn)程數(shù)的條件外,還需要參照系統(tǒng)每秒產(chǎn)生的最大任務(wù)數(shù)決定:例如:上述環(huán)境中,如果系統(tǒng)每秒最大產(chǎn)生的任務(wù)是1000個(gè)。那么,最大線(xiàn)程數(shù)=(最大任務(wù)數(shù)-任務(wù)隊(duì)列長(zhǎng)度)單個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間；既:最大線(xiàn)程數(shù)=(1000-200)0.1=80個(gè)。

（4）最大空閑時(shí)間(keepAliveTime)

這個(gè)參數(shù)的設(shè)計(jì)完全參考系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境和硬件壓力設(shè)定,沒(méi)有固定的參考值,用戶(hù)可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)產(chǎn)生任務(wù)的時(shí)間間隔合理設(shè)置一個(gè)值即可。

注意：上面4個(gè)參數(shù)的設(shè)置只是一般的設(shè)計(jì)原則,并不是固定的,用戶(hù)也可以根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整!

4.線(xiàn)程池類(lèi)：ThreadPoolExecutor的實(shí)際使用

1.自定義線(xiàn)程池-實(shí)現(xiàn)步驟

• （1）編寫(xiě)任務(wù)類(lèi)(MyTask)，實(shí)現(xiàn)Runnable接口;

• （2）編寫(xiě)線(xiàn)程類(lèi)(MyWorker)，用于執(zhí)行任務(wù),需要持有所有任務(wù):

• （3）編寫(xiě)線(xiàn)程池類(lèi)(MyThreadPool)，包含提交任務(wù),執(zhí)行任務(wù)的能力;

• （4）編寫(xiě)測(cè)試類(lèi)(MyTest)，創(chuàng)建線(xiàn)程池對(duì)象,提交多個(gè)任務(wù)測(cè)試; （具體代碼參考idea）

小提示：關(guān)于線(xiàn)程池的功能比較繁多，這里僅僅模擬了核心功能，其他功能大家可以自行考補(bǔ)全；