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为什么要有线程池
线程不安全示例
并发出现问题的根源: 并发三要素
可见性: CPU缓存引起
原子性: 分时复用引起
有序性: 重排序引起
ThreadPoolExecutor使用详解
Execute原理
三种类型
newFixedThreadPool
newSingleThreadExecutor
newCachedThreadPool
为什么要有线程池
线程池能够对线程进行统一分配，调优和监控:
降低资源消耗(线程无限制地创建，然后使用完毕后销毁)
提高响应速度(无须创建线程)
提高线程的可管理性
线程不安全示例
如果多个线程对同一个共享数据进行访问而不采取同步操作的话，那么操作的结果是不一致的。
以下代码演示了 1000 个线程同时对 cnt 执行自增操作，操作结束之后它的值有可能小于 1000。
public class ThreadUnsafeExample { private int cnt = 0; public void add() { cnt++; } public int get() { return cnt; } }
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { final int threadSize = 1000; ThreadUnsafeExample example = new ThreadUnsafeExample(); final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadSize); ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < threadSize; i++) { executorService.execute(() -> { example.add(); countDownLatch.countDown(); }); } countDownLatch.await(); executorService.shutdown(); System.out.println(example.get()); }
结果：
997 // 结果总是小于1000
并发出现问题的根源: 并发三要素
可见性: CPU缓存引起
可见性：一个线程对共享变量的修改，另外一个线程能够立刻看到。
假若执行线程1的是CPU1，执行线程2的是CPU2。由上面的分析可知，当线程1执行 i =10这句时，会先把i的初始值加载到CPU1的高速缓存中，然后赋值为10，那么在CPU1的高速缓存当中i的值变为10了，却没有立即写入到主存当中。
此时线程2执行 j = i，它会先去主存读取i的值并加载到CPU2的缓存当中，注意此时内存当中i的值还是0，那么就会使得j的值为0，而不是10.
这就是可见性问题，线程1对变量i修改了之后，线程2没有立即看到线程1修改的值。
原子性: 分时复用引起
原子性：即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。
int i = 1; // 线程1执行 i += 1; // 线程2执行 i += 1;
这里需要注意的是：i += 1需要三条 CPU 指令
将变量 i 从内存读取到 CPU寄存器；
在CPU寄存器中执行 i + 1 操作；
将最后的结果i写入内存（缓存机制导致可能写入的是 CPU 缓存而不是内存）。
由于CPU分时复用（线程切换）的存在，线程1执行了第一条指令后，就切换到线程2执行，假如线程2执行了这三条指令后，再切换会线程1执行后续两条指令，将造成最后写到内存中的i值是2而不是3。
有序性: 重排序引起
有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。举个简单的例子，看下面这段代码：
int i = 0; boolean flag = false; i = 1; //语句1 flag = true; //语句2
上面代码定义了一个int型变量，定义了一个boolean类型变量，然后分别对两个变量进行赋值操作。从代码顺序上看，语句1是在语句2前面的，那么JVM在真正执行这段代码的时候会保证语句1一定会在语句2前面执行吗? 不一定，为什么呢? 这里可能会发生指令重排序（Instruction Reorder）。
在执行程序时为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排序。重排序分三种类型：
编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序。
指令级并行的重排序。现代处理器采用了指令级并行技术（Instruction-Level Parallelism， ILP）来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。
内存系统的重排序。由于处理器使用缓存和读 / 写缓冲区，这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。
ThreadPoolExecutor使用详解
其实java线程池的实现原理很简单，说白了就是一个线程集合workerSet和一个阻塞队列workQueue。当用户向线程池提交一个任务(也就是线程)时，线程池会先将任务放入workQueue中。workerSet中的线程会不断的从workQueue中获取线程然后执行。当workQueue中没有任务的时候，worker就会阻塞，直到队列中有任务了就取出来继续执行。
Execute原理
当一个任务提交至线程池之后:
线程池首先当前运行的线程数量是否少于corePoolSize。如果是，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果都在执行任务，则进入2.
判断BlockingQueue是否已经满了，倘若还没有满，则将线程放入BlockingQueue。否则进入3.
如果创建一个新的工作线程将使当前运行的线程数量超过maximumPoolSize，则交给RejectedExecutionHandler来处理任务。
当ThreadPoolExecutor创建新线程时，通过CAS来更新线程池的状态ctl.
三种类型
newFixedThreadPool
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); }
线程池的线程数量达corePoolSize后，即使线程池没有可执行任务时，也不会释放线程。
FixedThreadPool的工作队列为无界队列LinkedBlockingQueue(队列容量为Integer.MAX_VALUE), 这会导致以下问题:
线程池里的线程数量不超过corePoolSize,这导致了maximumPoolSize和keepAliveTime将会是个无用参数
由于使用了无界队列, 所以FixedThreadPool永远不会拒绝, 即饱和策略失效
newSingleThreadExecutor
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); }
初始化的线程池中只有一个线程，如果该线程异常结束，会重新创建一个新的线程继续执行任务，唯一的线程可以保证所提交任务的顺序执行.
由于使用了无界队列, 所以SingleThreadPool永远不会拒绝, 即饱和策略失效
newCachedThreadPool
public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>()); }
线程池的线程数可达到Integer.MAX_VALUE，即2147483647，内部使用SynchronousQueue作为阻塞队列； 和newFixedThreadPool创建的线程池不同，newCachedThreadPool在没有任务执行时，当线程的空闲时间超过keepAliveTime，会自动释放线程资源，当提交新任务时，如果没有空闲线程，则创建新线程执行任务，会导致一定的系统开销； 执行过程与前两种稍微不同:
主线程调用SynchronousQueue的offer()方法放入task, 倘若此时线程池中有空闲的线程尝试读取 SynchronousQueue的task, 即调用了SynchronousQueue的poll(), 那么主线程将该task交给空闲线程. 否则执行(2)
当线程池为空或者没有空闲的线程, 则创建新的线程执行任务.
执行完任务的线程倘若在60s内仍空闲, 则会被终止. 因此长时间空闲的CachedThreadPool不会持有任何线程资源.
