说起线程池大家肯定不会陌生，在面试中属于必问的问题之一，特别是对于“高并发”有较高要求的企业，基本是必问点。网上关于线程池的文章和视频很多，本篇文章旨在帮助大家快速了解和掌握线程池的基本原理，对于高级应用不过多涉及。
一、并发队列
1. 并发队列概念
并发队列是一个基于链接节点的无界线程安全队列，它采用先进先出的规则对节点进行排序，当我们添加一个元素的时候，它会添加到队列的尾部，当我们获取一个元素时，它会返回队列头部的元素。
两种队列区别
入队时
非阻塞队列：当向队列中放入10个元素，此时队列已满，再放入第11个元素数据就会丢失。
阻塞队列：当队列已满了的时候，此时会进行等待，什么时候队列中有出队的元素，那么第11个再放进去。
出队时
非阻塞队列：如果队列中没有元素了，此时进行出队操作，往外取元素，得到的就是null。
阻塞队列：当队列中没有元素时，如果此时进行出队操作会等待，什么时候放进去，什么时候再取出来。
特别地，线程池就是基于阻塞队列实现的。
二、线程池简介
线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程，程序将一个任务传给线程池，线程池就会启动一条线程来执行这个任务。执行结束以后，该线程并不会死亡，而是再次返回线程池中成为空闲状态，等待执行下一个任务。
简单来说，线程池就是线程的集合。
三、为什么需要线程池
为了便于分析，假设各阶段所花时间如上所示（当然线程各阶段实际所花时间极短，为毫秒级）。如果我们能省略其他阶段，每次线程直接运行任务，这样就可以单个线程处理任务就可以节省5秒。要实现这样的设想，我们可以使用线程池来处理，因为线程池中的线程是事先创建好的大量空闲线程，当队列中的任务进入外汇返佣线程池中，线程可以直接执行任务，执行完成后释放资源，继续处理下一任务。
举例来看：现有100个任务需要处理，一次最多创建10个线程。如果采用普通方式，一次创建10个线程处理10个任务，总共需60秒，而采用线程池的方式，一次执行10个任务，总共需要10秒。
综上所述：我们可以很明显的看出线程池在处理任务量极大的高并发系统中，具有很大的优势。
四、线程池的原理
1. ThreadPoolExecutor核心类
线程池的最上层接口是Executor，这个接口定义了一个核心方法execute(Runnablecommand)，这个方法是用来传入任务的，最后被ThreadPoolExecutor类实现。而且ThreadPoolExecutor是线程池的核心类，此类的构造方法如下：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue);
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory);
特别地说明：
workQueue一般有以下三种阻塞队列：
SynchronousQueue：直接提交，默认使用队列
ArrayBlockingQueue：有界队列
LinkedBlockingQueue：无界队列
threadFactory是当队列已满，但线程总数量<最大线程池大小时，线程池中用来创建新线程的线程工厂。一般有下列三种类型：
ArrayBlockingQueue：有界线程安全的阻塞队列。
LinkedBlockingQueue：并发安全的阻塞队列。
SynchronousQueue：同步队列。
handler触发时，有以下四种拒绝处理策略：
hreadPoolExecutor.AbortPolicy（默认）:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，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
线程池实例
public class test02 {
public static void main(String[] args) {
ThreadPoolExecutor pool =
new ThreadPoolExecutor(1,2,3, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(3));
//利用线程池中的线程开始执行任务
//执行第一个任务
pool.execute(new TestThread());
//队列有三个任务等待
pool.execute(new TestThread());
pool.execute(new TestThread());
pool.execute(new TestThread());
//执行第五个任务
pool.execute(new TestThread());
//执行第六个任务,拒绝任务报错
//pool.execute(new TestThread());
//当前线程池中有2个线程：1个核心线程 + 1个新创建的线程 = 最大线程数
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
class TestThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
首先创建一个最简单类型的线程池，构造方法只有五个参数，每个参数意义如下：
1：核心线程数
2：最大线程数
3：空闲时间。新创建的线程执行任务后等待新任务的空闲时间
TimeUnit.SECONDS：时间单位，秒
new LinkedBlockingDeque：阻塞队列，长度为3
不执行第6条任务时的执行结果如下：
执行第6条任务时执行结果如下：
分析代码执行过程：
现有一线程池，里面只有一个核心线程thread1，第一个任务进入线程池中，由thread1执行，而2-4号线程处在队列中等待执行，当5号任务提交时，根据原理图，此时满足队列已满，且核+新<=最大，所以创建新线程thread2，由thread1和thread2分摊执行任务，由运行结果也可以看出，确实是分摊任务。
当加上第6条的任务时，根据原理图，此时队列已满，且核+新>最大，没有多余的线程执行任务，队列也无法装入，就会报错，拒绝任务。
五、线程池的分类
线程池可分为以下四类：
1. 可缓存：newCachedThreadPool
作用：创建一个根据需要创建新线程池的线程池。当旧线程释放资源后就可以使用旧线程。
特点：线程数灵活最大值为INTER.MAX_VALUE,底层采用一个近似无边界队列
2. 定长：newFixedThreadPool
作用：创建一个可重用固定线程数的线程池，以共享的无界队列来运行这些线程。
特点：线程处于一定量，可以很好的控制并发量
3. 定时：newScheduleThreadPool
作用：创建一个可延迟或延期运行的线程池。
特点：线程池中具有指定数量的线程，可定时或延迟执行，适用于周期性执行任务的场景。
4. 单例：newSingleThreadExecutor
作用：创建一个只有一个线程的线程池。且线程的存货时间是无限的，当该线程正繁忙时，对于新任务会进入无界的阻塞队列中。
特点：适用于一个一个任务执行的场景。
线程池四种创建方式
①newCachedThreadPool
创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
public static void main(String[] args) {
//可以缓存的线程池
ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
System.out.println(Thread.currentThread().getId());
}
});
}
}
线程池为无限大，当执行第二个任务时第一个任务已经完成，会复用执行第一个任务的线程，而不用每次新建线程。
②newFixedThreadPool
创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
public static void main(String[] args) {
// 控制并发数的线程池
ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
newFixedThreadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
});
}
}
③newScheduledThreadPool
创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
public static void main(String[] args) {
// 可以定时线程池
ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
newScheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}, 3, TimeUnit.SECONDS);//延迟3秒执行
}
}
④newSingleThreadExecutor
创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。
ExecutorService newSingleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int x = i;
newSingleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+x);
}
});
}