Executor框架的线程池

Executor框架的线程池有：FixedThreadPool、SingleThreadExecutor、CachedThreadPool、ScheduledThreadPoolExecutor。本文介绍每个线程池的实现原理。

1.FixedThreadPool

是固定线程数的线程池。

原理：
1）如果当前运行的线程数少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务。
2）在线程池完成预热后（当前运行的线程数目等于corePoolSize），将任务加入到LinkedBlockingQueue(无界队列)。
3）线程执行完1）中的任务后，会在循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行。

2.SingleThreadExecutor

是使用单个worker线程的Executor。

原理：

1）如果当前运行的线程数少于corePoolSize（即线程池中无运行的线程），则新创建一个线程来执行任务。

2）在线程池完成预热后(即当前线程池里有一个运行的线程)，将任务加到LinkedBlockingQueue（无界队列）。

3）线程执行完1）中的任务后，会在一个无限循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行。

3.CachedThreadPool

CachedThreadPool使用了没有容量的堵塞队列SynchronousQueue，该队列的特点是每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作。这里插入的操作由主线程来做，移除的操作由线程池里空闲的线程来做。

CachedThreadPool的corePoolSize被设置为0，maximumPoolSize被设置为Integer.MAX_VALUE,即maximumPool是无界的。会为空闲线程设定一个超时时间，如果空闲线程空闲时间超过了这个超时时间，该线程就会终止。

执行步骤：

1）主线程首先执行SynchronousQueue.offer(Runnable task)，如果当前线程池中有空闲线程正在执行Synchronous.poll()，那么主线程的offer操作和空闲线程的poll操作配对成功，主线程会把任务交给空闲线程执行；

2）如果线程池中没有空闲线程，或者线程池中没有线程，此时CachedThreadPool会创建一个新线程执行任务；

3）步骤2）中创建的线程执行完任务后，会执行poll操作，如果空闲线程在超时时间内没有通过poll操作找到匹配的offer操作，那么就会终止；

4.ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduleThreadPoolExecutor继承自ThreadPoolExecutor。它主要用来在给定的延迟之后运行任务，或者定期执行任务。

其原理可以分为如下几个步骤：

1）当调用ScheduledThreadPoolExecutor的scheduleAtFixedRate()或者scheduleWithFixedDelay()方法时，会向DelayQueue中添加一个ScheduledFutureTask。（注：DelayQueue是一个无界队列，所以设置maximumPoolSize的大小无意义）

2）DelayQueue封装了一个PriorityQueue，这个PriorityQueue会对队列中的ScheduledFutureTask进行排序。排序的规则和ScheduledFutureTask包含的属性有关，主要包含3个属性：time,表示这个任务将要被执行的具体时间；sequenceNumber表示这个任务被添加到ScheduledThreadPoolExecutor中的序号；period，表示任务执行的间隔周期。排序的规则就是time小的排在前面（时间早的任务将被先执行），如果两个ScheduledFutureTask的time相同，就比较sequenceNumber，sequenceNumber小的排在前面（如果两个任务的执行时间相同，那么先提交的任务将被先执行）；

3）线程池中的线程从DelayQueue中获取已到期的ScheduledFutureTask（DelayQueue.take()），到期任务指的是ScheduledFutureTask的time大于等于当前时间；

4）线程执行获取到的ScheduledFutureTask；

5）线程修改ScheduledFutureTask的time变量为下次将要被执行的时间；

6）线程把这个修改time之后的ScheduledFutureTask放回DelayQueue（DelayQueue.add()）。