Java中的线程池是运用场景最多的并发框架， 几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。 在开发过程中， 合理地使用线程池能够带来3个好处。
- 降低资源消耗。 通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
- 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， 如果无限制地创建， 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分配、 调优和监控。 但是， 要做到合理利用线程池， 必须对其实现原理了如指掌。
1、线程池工作流程
当向线程池提交一个任务之后， 线程池是如何处理这个任务的呢？下图展示了线程池的主要处理流程
ThreadPoolExecutor执行规则
从图中可以看出， 当提交一个新任务到线程池时， 线程池的处理流程如下：
- 线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。 如果不是， 则创建一个新的工作线程来执行任务。 如果核心线程池里的线程都在执行任务， 则进入下个流程。
- 线程池判断工作队列是否已经满。 如果工作队列没有满， 则将新提交的任务存储在这个工作队列里。 如果工作队列满了， 则进入下个流程。
- 线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。 如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。 如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。
2、线程池的使用(由于不推荐大家用Executors构造线程池, 所以这里只用标准构造方法)
Java提供了自己的线程池。每次只执行指定数量的线程，java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor 就是这样的线程池，我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。创建代码如下：
ThreadPoolExecutor
我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。下面我们就来看一下ThreadPoolExecutor中的一个构造方法。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)
创建一个线程池时需要输入几个参数，对参数的解释如下：
-
corePoolSize（线程池的基本大小）：当提交一个任务到线程池时， 线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程， 等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。不超过maximumPoolSize值时，线程池中最多有corePoolSize 个线程工作。 如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。 -
runnableTaskQueue（任务队列）： 用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列：-
ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列， 此队列按FIFO（先进先出） 原则对元素进行排序; -
LinkedBlockingQueue： 一个基于链表结构的阻塞队列， 此队列按FIFO排序元素， 吞吐量通常要高于 -
ArrayBlockingQueue。 静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列； -
SynchronousQueue： 一个不存储元素的阻塞队列。 每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作， 否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列； -
PriorityBlockingQueue： 一个具有优先级的无界阻塞队列。 -
直接交接（
SynchronousQueue）：任务不多时，只需要用队列进行简单的任务中转，这种队列无法存储任务，在使用这种队列时，需要将maxPoolSize设置的大一点。 -
无界队列（
LinkedBlockingQueue）：如果使用无界队列当作runnableTaskQueue，将maxQueue设置的多大都没有用，使用无界队列的优点是可以防止流量突增，缺点是如果处理任务的速度跟不上提交任务的速度，这样就会导致无界队列中的任务越来越多，从而导致OOM异常。 -
有界队列（
ArrayBlockingQueue）：使用有界队列可以设置队列大小，让线程池的maxPoolSize有意义。
-
-
maximumPoolSize（线程池最大数量）：线程池允许创建的最大线程数。 如果队列满了， 并且已创建的线程数小于最大线程数， 则线程池会再创建新的线程执行任务。 值得注意的是， 如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。 -
ThreadFactory： 用于设置创建线程的工厂， 可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。 使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线程设置有意义的名字。 -
RejectedExecutionHandler（饱和策略）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。 这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。在JDK 1.5中Java线程池框架提供了以下4种策略：
AbortPolicy：直接抛出异常；
CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务；
DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务， 并执行当前任务；
DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。 -
keepAliveTime（线程活动保持时间）： 线程池的工作线程空闲后， 保持存活的时间。 所以，如果任务很多， 并且每个任务执行的时间比较短，可以调大时间，提高线程的利用率。 -
TimeUnit（线程活动保持时间的单位）：可选的单位有天（DAYS）、小时（HOURS）、分钟（MINUTES）、毫秒（MILLISECONDS）、 微秒（MICROSECONDS， 千分之一毫秒） 和纳秒（NANOSECONDS， 千分之一微秒）。
线程池的任务队列选用LinkedBlockingQueue时，测试代码如下：
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolTest implements Runnable {
@Override
public void run() {
synchronized (this) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingDeque<Runnable>();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 1,
TimeUnit.DAYS, queue);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
executor.execute(new Thread(new ThreadPoolTest(), "TestThread"
.concat("" + i)));
int threadSize = queue.size();
System.out.println("线程队列大小为-->" + threadSize);
}
executor.shutdown();
}
}
Java中的线程池分类(这个是Excutors工具类封装好的, 缺少很多方法, 不建议使用)
在这里我们介绍一下Java中四种具有不同功能常见的线程池。他们都是直接或者间接配置ThreadPoolExecutor来实现他们各自的功能。这四种线程池分别是newFixedThreadPool,newCachedThreadPool,newScheduledThreadPool和newSingleThreadExecutor。这四个线程池可以通过Executors类获取。下面分别介绍这四种线程池。
1. newFixedThreadPool
我们可以通过Executors中的newFixedThreadPool方法来创建，该线程池是一种线程数量固定的线程池。在这个线程池中所容纳最大的线程数就是我们设置的核心线程数。如果线程池的线程处于空闲状态的话，它们并不会被回收，除非是这个线程池被关闭。如果所有的线程都处于活动状态的话，新任务就回处于等待状态，直到有线程空闲出来。由于newFixedThreadPool只有核心线程，并且这些线程都不会被回收，也就是它能够更快速的响应外界请求。从下面的newFixedThreadPool方法的实现可以看出，newFixedThreadPool只有核心线程，并且不存在超时机制，采用LinkedBlockingQueue，所以对于任务队列的大小也是没有限制的。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
2. newCachedThreadPool
我们可以通过Executors中的newCachedThreadPool方法来创建，通过下面的newCachedThreadPoolfan’f在这里我们可以看出它的核心线程数为0，线程池的最大线程数Integer.MAX_VALUE。而Integer.MAX_VALUE是一个很大的数，也差不多可以说这个线程池中的最大线程数可以任意大。当线程池中的线程都处于活动状态的时候，线程池就会创建一个新的线程来处理任务。该线程池中的线程超时时长为60秒，所以当线程处于闲置状态超过60秒的时候便会被回收。这也就意味着若是整个线程池的线程都处于闲置状态超过60秒以后，在newCachedThreadPool线程池中是不存在任何线程的，所以这时候它几乎不占用任何的系统资源。对于newCachedThreadPool他的任务队列采用的是SynchronousQueue，上面说到在SynchronousQueue内部没有任何容量的阻塞队列。SynchronousQueue内部相当于一个空集合，我们无法将一个任务插入到SynchronousQueue中。所以说在线程池中如果现有线程无法接收任务,将会创建新的线程来执行任务。
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
3. newScheduledThreadPool
我们可以通过Executors中的newScheduledThreadPool方法来创建，它的核心线程数是固定的，对于非核心线程几乎可以说是没有限制的，并且当非核心线程处于限制状态的时候就会立即被回收。
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}
4. newSingleThreadExecutor
我们可以通过Executors中的newSingleThreadExecutor方法来创建，在这个线程池中只有一个核心线程，对于任务队列没有大小限制，也就意味着这一个任务处于活动状态时，其他任务都会在任务队列中排队等候依次执行。newSingleThreadExecutor将所有的外界任务统一到一个线程中支持，所以在这个任务执行之间我们不需要处理线程同步的问题。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
最后不管你用的何种方法, 注意关闭资源
executor.shutdown();
