线程池的原理

1. 为什么要用线程池

降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建、销毁线程造成的消耗。

提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。

提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配、调优和监控

2. ThreadPoolExecutor线程池构造器参数说明

参数	说明
corePoolSize	核心线程数量，线程池维护线程的最少数量（不能小于0）
maximumPoolSize	最大线程数量，线程池维护线程的最大数量（maximumPoolSize 大于等于corePoolSize ）
keepAliveTime	线程池除核心线程外的其他线程的最长空闲时间，超过该时间的空闲线程会被销毁（不能小于0）
unit	keepAliveTime的时间单位，TimeUnit中的几个静态属性：NANOSECONDS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、SECONDS
workQueue	线程池所使用的任务缓冲队列（不能为null）
threadFactory	线程工厂，用于创建线程，一般用默认的即可（不能为null）
handler	线程池对拒绝任务的处理策略（不能为null）

3.handler拒绝策略

当线程池任务处理不过来的时候（什么时候认为处理不过来后面描述），可以通过handler指定的策略进行处理，ThreadPoolExecutor提供了四种策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常；也是默认的处理方式。

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：丢弃任务，但是不抛出异常。

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

我们还可以通过实现RejectedExecutionHandler接口自定义处理方式。

4. 线程池任务执行

4.1. 添加执行任务

submit() 该方法返回一个Future对象，可执行带返回值的线程；或者执行想随时可以取消的线程。Future对象的get()方法获取返回值。Future对象的cancel(true/false)取消任务，未开始或已完成返回false，参数表示是否中断执行中的线程

execute() 没有返回值。

4.2. 线程池任务提交过程

一个线程提交到线程池的处理流程如下图

如果此时线程池中的数量小于corePoolSize，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要创建新的线程来处理被添加的任务。

如果此时线程池中的数量等于corePoolSize，但是缓冲队列workQueue未满，那么任务被放入缓冲队列。

如果此时线程池中的数量大于等于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量小于maximumPoolSize，建新的线程来处理被添加的任务。

如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量等于maximumPoolSize，那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。

当线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数。

4.3总结

处理任务判断的优先级为核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize，如果三者都满了，使用handler处理被拒绝的任务。

注意：

当workQueue使用的是无界限队列时，maximumPoolSize参数就变的无意义了，比如new LinkedBlockingQueue(),或者new ArrayBlockingQueue(Integer.MAX_VALUE);

使用SynchronousQueue队列时由于该队列没有容量的特性，所以不会对任务进行排队，如果线程池中没有空闲线程，会立即创建一个新线程来接收这个任务。maximumPoolSize要设置大一点。

核心线程和最大线程数量相等时keepAliveTime无作用.

4.3. 线程池关闭

shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务队列中的任务都执行完后才会终止。执行完 shutdown 方法之后，线程池就不会再接受新任务了。

shutdownNow()：执行该方法，线程池的状态立刻变成 STOP 状态，并试图停止所有正在执行的线程，不再处理还在池队列中等待的任务，执行此方法会返回未执行的任务。

5. 常用队列介绍

ArrayBlockingQueue：这是一个由数组实现的容量固定的有界阻塞队列.

SynchronousQueue：没有容量，不能缓存数据；每个put必须等待一个take; offer()的时候如果没有另一个线程在poll()或者take()的话返回false。

LinkedBlockingQueue：这是一个由单链表实现的默认无界的阻塞队列。LinkedBlockingQueue提供了一个可选有界的构造函数，而在未指明容量时，容量默认为Integer.MAX_VALUE。

　　队列操作:

方法	说明
add	增加一个元索; 如果队列已满，则抛出一个异常
remove	移除并返回队列头部的元素; 如果队列为空，则抛出一个异常
offer	添加一个元素并返回true; 如果队列已满，则返回false
poll	移除并返回队列头部的元素; 如果队列为空，则返回null
put	添加一个元素; 如果队列满，则阻塞
take	移除并返回队列头部的元素; 如果队列为空，则阻塞
element	返回队列头部的元素; 如果队列为空，则抛出一个异常
peek	返回队列头部的元素; 如果队列为空，则返回null

6. Executors线程工厂类

Executors 执行器创建线程池很多基本上都是在 ThreadPoolExecutor 构造方法上进行简单的封装，特殊场景根据需要自行创建。可以把Executors理解成一个工厂类。Executors可以创建6 种不同的线程池类型。

下面对这六个方法进行简要的说明：

newFixedThreadPool：创建一个数量固定的线程池，超出的任务会在队列中等待空闲的线程，可用于控制程序的最大并发数。

内部实现：new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue());

newCacheThreadPool：短时间内处理大量工作的线程池，会根据任务数量产生对应的线程，并试图缓存线程以便重复使用，如果限制 60 秒没被使用，则会被移除缓存。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中，如果有被使用完但是还没销毁的线程，就复用该线程。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。因此，长时间保持空闲的线程池不会使用任何资源。

内部实现：new ThreadPoolExecutor(0,Integer.MAX_VALUE,60L,TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue());

newScheduledThreadPool：创建一个数量固定的线程池，支持执行定时性或周期性任务。

内部实现：new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize)

newSingleThreadScheduledExecutor：此线程池就是单线程的newScheduledThreadPool。

newWorkStealingPool： Java 8 新增创建线程池的方法，创建时如果不设置任何参数，则以当前机器CPU 处理器数作为线程个数，此线程池会并行处理任务，不能保证执行顺序。

newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

内部实现：new ThreadPoolExecutor(1,1,0L,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue())

【附】阿里巴巴Java开发手册中对线程池的使用规范

【强制】创建线程或线程池时请指定有意义的线程名称，方便出错时回溯。
正例：

public class TimerTaskThread extends Thread {
    public TimerTaskThread(){
        super.setName("TimerTaskThread"); 
        ...
    }
}

【强制】线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显式创建线程。
说明：使用线程池的好处是减少在创建和销毁线程上所花的时间以及系统资源的开销，解决资
源不足的问题。如果不使用线程池，有可能造成系统创建大量同类线程而导致消耗完内存或者
“过度切换”的问题。

7. 总结

ThreadPoolExecutor通过几个核心参数来定义不同类型的线程池，适用于不同的使用场景；其中在任务提交时，会依次判断corePoolSize， workQueque，及maximumPoolSize，不同的状态不同的处理。技术领域水太深，如果不是日常使用，基本一段时间后某些知识点就忘的差不多了，因此阶段性地回顾与总结，对夯实自己的技术基础很有必要。