为了能够更好地控制多线程，JDK提供了一套Executor框架，帮助开发人员有效地进行线程控制。Executor框架无论是newFixedThreadPool()方法、newSingleThreadExecutor()方法还是ewCachedThreadPool()方法，其内部实现均使用了 ThreadPoolExecutor：
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
由以上线程池的实现代码可以知道，它们只是对 ThreadPoolExecutor 类的封装。为何 ThreadPoolExecutor 类有如此强大的功能？来看一下 ThreadPoolExecutor 最重要的构造方法。
1、构造方法
ThreadPoolExecutor最重要的构造方法如下：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)
方法参数如下：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| corePoolSize | 指定了线程池中的线程数量 |
| maximumPoolSize | 指定了线程池中最大的线程数量 |
| keepAliveTime | 当线程池线程数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程的存活时间。 即，超过corePoolSize的空闲线程，在多长时间内会被销毁 |
| unit | keepAliveTime 的单位，如：TimeUnit.SECONDS |
| workQueue | 任务队列，被提交但尚未被执行的任务。 |
| threadFactory | 线程工厂，用于创建线程，一般用默认的即可。 |
| handler | 拒绝策略。当任务太多来不及处理，如何拒绝任务。 |
ThreadPoolExecutor的使用示例，通过execute()方法提交任务。
public static void main(String[] args) {
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(4, 5, 0, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());
for (int i = 0; i < 10; i++) {
executor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
});
}
executor.shutdown();
}
或者通过submit()方法提交任务
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(4, 5, 0, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());
List<Future> futureList = new Vector<>();
//在其它线程中执行100次下列方法
for (int i = 0; i < 100; i++) {
futureList.add(executor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
return Thread.currentThread().getName();
}
}));
}
for (int i = 0;i<futureList.size();i++){
Object o = futureList.get(i).get();
System.out.println(o.toString());
}
executor.shutdown();
}
运行结果：
...
pool-1-thread-4
pool-1-thread-3
pool-1-thread-2
下面主要讲解ThreadPoolExecutor的构造方法中workQueue和RejectedExecutionHandler参数，其它参数都很简单。
2、workQueue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，按FIFO原则进行排序
-
LinkedBlockingQueue: 一个基于链表结构的阻塞队列，吞吐量高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Excutors.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，吞吐量高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Excutors.newCachedThreadPool()使用了这个队列
-
PriorityBlockingQueue: 一个具有优先级的无限阻塞队列。
3、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还处理新提交的任务。它可以有如下四个选项：
-
AbortPolicy : 直接抛出异常，默认情况下采用这种策略
-
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
更多的时候，我们应该通过实现RejectedExecutionHandler 接口来自定义策略，比如记录日志或持久化存储等。
4、submit()与execute()
可以使用execute和submit两个方法向线程池提交任务。
-
execute方法用于提交不需要返回值的任务，利用这种方式提交的任务无法得知是否正常执行
-
submit方法用于提交一个任务并带有返回值，这个方法将返回一个Future类型对象。可以通过这个返回对象判断任务是否执行成功，并且可以通过future.get()方法来获取返回值，get()方法会阻塞当前线程直到任务完成。
5、shutdown()与shutdownNow()
可以通过调用 shutdown() 或 shutdownNow() 方法来关闭线程池。它们的原理是遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的 interrupt 方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法停止。
这俩方法的区别是，shutdownNow() 首先将线程池的状态设置成STOP，然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表，而 shutdown() 只是将线程池的状态设置成 SHUTDOWN 状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程。
只要调用了这两个关闭方法的任意一个，isShutdown 方法就会返回 true。当所有的任务都已关闭了，才表示线程池关闭成功，这时调用 isTerminaced 方法会返回 true。
通常调用 shutdown() 方法来关闭线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用 shutdownNow() 方法。
6、合理配置线程池
要想合理地配置线程池，首先要分析任务特性
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任务的性质：CPU密集型任务、IO密集型任务和混合型任务。
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任务的优先级：高、中和低。
-
任务的执行时间：长、中和短。
-
任务的依赖性：是否依赖其他系统资源，如数据库连接。
性质不同的任务可以用不同规模的线程池分开处理。
CPU密集型任务应该配置尽可能少的线程，如配置N+1个线程，N位CPU的个数。
而IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，则应配置尽可能多的线程，如2*N。
混合型任务，如果可以拆分，将其拆分成一个CPU密集型任务和一个IO密集型任务，只要这两个任务执行的时间相差不是太大，那么分解后执行的吞吐量将高于串行执行的吞吐量。如果这两个任务执行的时间相差很大，则没有必要进行分解。可以通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法获得当前设备的CPU个数。
优先级不同的任务可以使用优先级队列PriorityBlockingQueue来处理。它可以让优先级高的任务先执行。
7、线程池的监控
由于大量的使用线程池，所以很有必要对其进行监控。可以通过继承线程池来自定义线程池，重写线程池的beforeExecute、afterExecute 和 terminated 方法，也可以在任务执行前，执行后和线程池关闭前执行一些代码来进行监控。在监控线程池的时候可以使用一下属性：
(1) taskCount：线程池需要执行的任务数量
(2) completedTaskCount：线程池在运行过程中已完成的任务数量，小于或等于taskCount
(3) largestPoolSize： 线程池里曾经创建过最大的线程数量。通过这个数据可以知道线程池是否曾经满过。如该数值等于线程池最大大小，则表示线程池曾经满过。
(4) getPoolSize：线程池的线程数量。如果线程池不销毁的话，线程池里的线程不会自动销毁，所以这个大小只增不减。
(5) getActiveCount：获取活动的线程数