ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor是最基础的线程池类：

public ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,
    int maximumPoolSize,
    long keepAliveTime,
    TimeUnit unit,
    BlockingQueue<Runnable> workQueue,
    ThreadFactory threadFactory,
    RejectedExecutionHandler handler)

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 - 可以为线程创建时起个好名字
handler 拒绝策略

工作原理

线程池中刚开始没有线程，当一个任务提交给线程池后，线程池会创建一个新线程来执行任务。
当线程数达到 corePoolSize 并没有线程空闲，这时再加入任务，新加的任务会被加入workQueue 队列排队，直到有空闲的线程。
如果队列选择了有界队列，那么任务超过了队列大小时，会创建maximumPoolSize - corePoolSize数目的线程来救急。
如果线程到达maximumPoolSize仍然有新任务这时会执行拒绝策略。拒绝策略 jdk 提供了 4 种实现，其它著名框架也提供了实现：
- 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，本任务取而代之；
- 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，是创建一个新线程来执行任务；
- ActiveMQ的实现，带超时等待（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，它使用了一个拒绝策略链，会逐一尝试策略链中每种拒绝策略；
当高峰过去后，超过corePoolSize的救急线程如果一段时间没有任务做，需要结束节省资源，这个时间由keepAliveTime和 unit来控制。

newFixedThreadPool

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public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

特点

核心线程数 == 最大线程数（没有救急线程被创建），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。

newCachedThreadPool

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public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,60L, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>());
}

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：
- 全部都是救急线程（60s 后可以回收）；
- 救急线程可以无限创建；
队列采用了SynchronousQueue实现特点是，它没有容量，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长，没有上限，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较短的情况。

newSingleThreadExecutor

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public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

使用场景：
希望多个任务排队执行。线程数固定为 1，任务数多于 1 时，会放入无界队列排队。任务执行完毕，这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，保证池的正常工作；
Executors.newSingleThreadExecutor()线程个数始终为1，不能修改；
- FinalizableDelegatedExecutorService应用的是装饰器模式，只对外暴露了ExecutorService接口，因此不能调用 ThreadPoolExecutor中特有的方法。
Executors.newFixedThreadPool(1)初始时为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。

newScheduledThreadPool

newScheduledThreadPool属于任务调度线程池：

ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(2);
// 添加两个任务，希望它们都在 1s 后执行
executor.schedule(() -> {
    System.out.println("任务1，执行时间：" + new Date());
    try { Thread.sleep(2000); } 
    catch (InterruptedException e) { }
}, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
executor.schedule(() -> {
    System.out.println("任务2，执行时间：" + new Date());
}, 1000, TimeUnit.MILLIS);

任务1并不会影响任务2的开始执行时间。

scheduleAtFixedRate

ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(1);
log.debug("start...");
pool.scheduleAtFixedRate(() -> {
    log.debug("running...");
    sleep(2);
}, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);

任务执行时间超过了间隔时间，间隔时间增大为任务时间。
输出分析：一开始，延时 1s，接下来，由于任务执行时间大于间隔时间，间隔被『撑』到了2s。

21:44:30.311 c.TestTimer [main] - start...
21:44:31.360 c.TestTimer [pool-1-thread-1] - running...
21:44:33.361 c.TestTimer [pool-1-thread-1] - running...
21:44:35.362 c.TestTimer [pool-1-thread-1] - running...
21:44:37.362 c.TestTimer [pool-1-thread-1] - running...

scheduleWithFixedDelay

ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(1);
log.debug("start...");
pool.scheduleWithFixedDelay(()-> {
    log.debug("running...");
    sleep(2);
}, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);

任务执行时间超过了间隔时间，间隔时间增大为任务时间加上间隔时间。
输出分析：一开始，延时 1s，之后任务时间2秒加上固定间隔时间1秒，所以间隔都是 3s。

21:40:55.078 c.TestTimer [main] - start...
21:40:56.140 c.TestTimer [pool-1-thread-1] - running...
21:40:59.143 c.TestTimer [pool-1-thread-1] - running...
21:41:02.145 c.TestTimer [pool-1-thread-1] - running...
21:41:05.147 c.TestTimer [pool-1-thread-1] - running...

线程池提交任务

// 执行任务
void execute(Runnable command);

// 提交任务 task，用返回值 Future 获得任务执行结果
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);

// 提交 tasks 中所有任务
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException;

// 提交 tasks 中所有任务，带超时时间
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

// 提交 tasks 中所有任务，哪个任务先成功执行完毕，返回此任务执行结果，其它任务取消
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException, ExecutionException;

// 提交 tasks 中所有任务，哪个任务先成功执行完毕，返回此任务执行结果，其它任务取消，带超时时间
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

关闭线程池

/*
线程池状态变为 SHUTDOWN
- 不会接收新任务
- 但已提交任务会执行完
- 此方法不会阻塞调用线程的执行
*/
void shutdown();

/*
线程池状态变为 STOP
- 不会接收新任务
- 会将队列中的任务返回
- 并用 interrupt 的方式中断正在执行的任务
*/
List<Runnable> shutdownNow();

// 不在 RUNNING 状态的线程池，此方法就返回 true
boolean isShutdown();

// 线程池状态是否是 TERMINATED
boolean isTerminated();

// 调用 shutdown 后，由于调用线程并不会等待所有任务运行结束，因此如果它想在线程池 TERMINATED 后做些事情，可以利用此方法等待
boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;