JAVA线程池的原理及使用

一 使用线程池的原因

直接创建线程，虽然非常简便，但是如果并发或访问量比较大的情况下，每个线程执行一个很短的任务就结束，频繁创建线程效率低下，消耗时间。
一般在代码里没有直接new线程的操作，需要建立线程池来利用线程。线程池可以实现异步来执行任务。

二 ThreadPoolExecutor类的介绍

1、构造方法

JUC包下的ThreadPoolExecutor类是线程池做核心的一个类，要搞懂线程池必须先了解这个类。
在ThreadPoolExecutor类中提供了四个构造方法：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    .....
    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);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
            BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler);
 
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,
        BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);
    ...
}

实际上，前三个构造器都调用了第四个构造器进行初始化工作

2、参数释义

下面我们来看一下各个参数的含义：

• corePoolSize: 核心池的大小，非常重要的一个参数。默认情况下，创建了线程池后线程池中并没有线程，线程数量为0，当有任务来之后，就会创建一个线程取执行任务，当线程池中的数目达到corePoolSize后，就会新来的任务放到任务缓存队列中。
  在构建线程池后我们可以调用prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法来预创建线程，在任务到来之前将线程创建好。
• maximumPoolSize：线程池最大线程数，这个参数也是一个非常重要的参数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程；什么时候会用到这个参数下面会介绍到
• keepAliveTime: 线程没有任务执行时最多保持多久的时间会停止。
  默认情况下，当线程池中的线程数大于核心线程数时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中线程数不大于核心线程数。allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法可以设置在线程池中线程数不大于核心池数时，keepAliveTime也起作用。
• unit: keepAliveTime的时间单位，TimeUnit的静态属性。
• workQueue：一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务，这个参数的选择也很重要，会对线程池的运行过程产生重大影响，一般来说，这里的阻塞队列有以下几种选择：
  ArrayBlockingQueue;
  LinkedBlockingQueue;
  SynchronousQueue;
  这个参数与线程池的排队策略有关。
• threadFactory ：线程工厂，主要用来创建线程；
  可以调用默认的线程工厂创建：

    /**
     * The default thread factory
     */
    static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
        private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
        private final ThreadGroup group;
        private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
        private final String namePrefix;

        DefaultThreadFactory() {
            SecurityManager s = System.getSecurityManager();
            group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
                                  Thread.currentThread().getThreadGroup();
            namePrefix = "pool-" +
                          poolNumber.getAndIncrement() +
                         "-thread-";
        }

        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(group, r,
                                  namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                                  0);
            if (t.isDaemon())
                t.setDaemon(false);
            if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            return t;
        }
    }

• handler : 表示任务的拒绝处理策略
  ThreadPoolExecutor.AbortPolicy: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

3、继承关系

ThreadPoolExecutor -> AbstractExecutorService -> ExecutorService -> Executor

• Executor 是一个顶层接口，里面只有一个execute(Runnable)，返回值为void，参数为Runnable类型，从字面意思可以理解，就是用来执行传进去的任务的

public interface Executor {
    void execute(Runnable command);
}

• ExecutorService接口，声明了submit、invokeAll、invokeAny以及shutDown等方法

public interface ExecutorService extends Executor {
 
    void shutdown();
    boolean isShutdown();
    boolean isTerminated();
    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
    Future<?> submit(Runnable task);
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException;
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                  long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;
 
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException;
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                    long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

• 抽象类AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口，基本实现了ExecutorService中声明的所有方法
• ThreadPoolExecutor继承了类AbstractExecutorService

由此我们发现在ThreadPoolExecutor类中有几个重要的方法：

execute()
submit()
shutdown()
shutdownNow()

• execute : 这是一个核心方法，在Executor中就声明了，它可以向线程池中提交一个任务，由线程池去执行
• submit() ：向线程池提交任务，能够返回任务的执行结果，由Future类来接收任务执行的结果。这个方法实际上还是调用了submit()方法，感兴趣的同学可以看下这个方法的具体实现
• shutdown()和shutdownNow()是用来关闭线程池的

还有很多有用的方法：
比如：getQueue() 、getPoolSize() 、getActiveCount()、getCompletedTaskCount()等获取与线程池相关属性的方法，有兴趣的朋友可以自行查阅API。

三 线程池的实现和执行原理

1、线程池的状态

    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
    private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;

    // runState is stored in the high-order bits
    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;

使用**AtomicInteger **的CAS机制来实现对运行时状态以及工作线程计数的并发一致性操作，低29位（32-3）用来保存workerCount，所以workerCount的最大为2^29 -1 。高3位用来保存runState，这样实现具有较高效率。

• RUNNING : 当创建线程池后，初始时，线程池处于RUNNING状态。处于该状态的线程池可以接受新的任务，并且执行缓存任务队列的任务
• SHUTDOWN :　当调用了shutdown（）方法的时候，线程处于SHUTDOWN 方法。该状态下不再接收新的任务，但是会执行缓存任务队列中的任务
• STOP : 调用了shutdownNow（）方法，则处于STOP状态，此时线程池不能接受新的任务，也不执行缓存队列中的任务，并且中断正在运行的任务
• TIDYING：所有的任务已经终止，workCount为0，这个状态为暂时状态，之后将调用terminated() hook method
• TERMINATED ： terminated()方法调用完成线程处于该状态

2、线程池的任务执行

TreadPoolExecutor类中还有一些比较重要的成员变量：

private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;              //任务缓存队列，用来存放等待执行的任务
private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();   //线程池的主要状态锁，对线程池状态（比如线程池大小
                                                              //、runState等）的改变都要使用这个锁
private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();  //用来存放工作集
 
private volatile long  keepAliveTime;    //线程存货时间   
private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;   //是否允许为核心线程设置存活时间
private volatile int   corePoolSize;     //核心池的大小（即线程池中的线程数目大于这个参数时，提交的任务会被放进任务缓存队列）
private volatile int   maximumPoolSize;   //线程池最大能容忍的线程数
 
private volatile int   poolSize;       //线程池中当前的线程数
 
private volatile RejectedExecutionHandler handler; //任务拒绝策略
 
private volatile ThreadFactory threadFactory;   //线程工厂，用来创建线程
 
private int largestPoolSize;   //用来记录线程池中曾经出现过的最大线程数
 
private long completedTaskCount;   //用来记录已经执行完毕的任务个数

对于corePoolSize、maximumPoolSize、largestPoolSize三个变量重点讲解一下：
corePoolSize是核心池大小，其实就是线程池的大小。举个简单的例子：
假如有一个工厂，工厂里面有10个工人，每个工人同时只能做一件任务。
　　因此只要当10个工人中有工人是空闲的，来了任务就分配给空闲的工人做；
　　当10个工人都有任务在做时，如果还来了任务，就把任务进行排队等待；
　　如果说新任务数目增长的速度远远大于工人做任务的速度，那么此时工厂主管可能会想补救措施，比如重新招4个临时工人进来；
　　然后就将任务也分配给这4个临时工人做；
　　如果说着14个工人做任务的速度还是不够，此时工厂主管可能就要考虑不再接收新的任务或者抛弃前面的一些任务了。
　　当这14个工人当中有人空闲时，而新任务增长的速度又比较缓慢，工厂主管可能就考虑辞掉4个临时工了，只保持原来的10个工人，毕竟请额外的工人是要花钱的。
　　这个例子中的corePoolSize就是10，而maximumPoolSize就是14（10+4）。
　　也就是说corePoolSize就是线程池大小，maximumPoolSize在我看来是线程池的一种补救措施，即任务量突然过大时的一种补救措施。
　　largestPoolSize只是一个用来起记录作用的变量，用来记录线程池中曾经有过的最大线程数目，跟线程池的容量没有任何关系。

下面我们进入正题，看一下任务从提交到最终执行完成经历了哪些过程
ThreadPoolExecutor类中最核心的execute（）方法，我们重点研究一下:

public void execute(Runnable command) {
   if (command == null)
       throw new NullPointerException();
   if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {
       if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {
           if (runState != RUNNING || poolSize == 0)
               ensureQueuedTaskHandled(command);
       }
       else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))
           reject(command); // is shutdown or saturated
   }
}

我们一句一句来分析上面的代码：
首先，判断提交的command是否为null，如果是null，抛出空指针异常！
接着是下面的if语句：

if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command))

或条件的前半句，如果线程池中的当前线程数不低于核心池大小，则进入if语句块。
如果低于核心池大小，就要执行addIfUnderCorePoolSize(command)，根据方法名，可以想到大概的意思就是当低于核心池数大小的时候去添加任务。
如果addIfUnderCorePoolSize返回false就执行 下面的if语句块，否则方法执行完毕
如果执行完addIfUnderCorePoolSize这个方法返回false，然后接着判断：

if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command))

这个判断是如果当前线程池处于RUNNING则将任务放到缓存队列；如果不处于RUNNING或者放入缓存队列失败，则执行addIfUnderMaximumPoolSize(command)方法，如果执行addIfUnderMaximumPoolSize方法失败，则执行reject()方法进行任务拒绝处理。
而如果线程处于RUNNING并且放入缓存成功，则继续判断：

if (runState != RUNNING || poolSize == 0)

这个判断的目的是为了防止在执行将任务放入缓存队列的时候突然调用了SHUTDOWN方法关闭了线程池，或者是线程池不处于RUNNING状态，执行ensureQueuedTaskHandled(command)，保证添加到任务缓存队列的任务得到处理。

接着我们来看很关键的一个方法：addIfUnderCorePoolSize（）

private boolean addIfUnderCorePoolSize(Runnable firstTask) {
    Thread t = null;
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        if (poolSize < corePoolSize && runState == RUNNING)
            t = addThread(firstTask);        //创建线程去执行firstTask任务   
        } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    if (t == null)
        return false;
    t.start();
    return true;
}

addIfUnderCorePoolSize方法顾名思义，是低于核心池大小的时候去执行的方法。看一下具体实现。事先获取到锁，因为这里涉及到线程池状态的变化，下面这个if语句的判断，当前线程池的数目小于核心池，线程池处于RUNNING状态在之前的逻辑都已经判断过了，为甚么在这里要再判断一遍？因为之前的判断没有加锁，并且有可能其他线程调用了SHUTDOWN方法。然后执行，t = addThread(firstTask)，我们来看一下这个方法，传进去一个任务，返回一个Thread类型，在下面启动线程。
下面是addThread方法的实现：

private Thread addThread(Runnable firstTask) {
   Worker w = new Worker(firstTask);
   Thread t = threadFactory.newThread(w);  //创建一个线程，执行任务   
   if (t != null) {
       w.thread = t;            //将创建的线程的引用赋值为w的成员变量       
       workers.add(w);
       int nt = ++poolSize;     //当前线程数加1       
       if (nt > largestPoolSize)
           largestPoolSize = nt;
   }
   return t;
}

在这个方法中，首先用提交的任务创建了一个Worker对象，然后调用线程工厂threadFactory创建了一个新的线程t，然后将线程t的引用赋值给了Worker对象的成员变量thread，接着通过workers.add(w)将Worker对象添加到工作集当中。
Worker类实现了Runnable接口，实际上上面的方法就是相当于传进去一个Runable任务在创建出来的线程t里面执行。具体源码：

private final class Worker implements Runnable {
    private final ReentrantLock runLock = new ReentrantLock();
    private Runnable firstTask;
    volatile long completedTasks;
    Thread thread;
    Worker(Runnable firstTask) {
        this.firstTask = firstTask;
    }
    boolean isActive() {
        return runLock.isLocked();
    }
    void interruptIfIdle() {
        final ReentrantLock runLock = this.runLock;
        if (runLock.tryLock()) {
            try {
        if (thread != Thread.currentThread())
        thread.interrupt();
            } finally {
                runLock.unlock();
            }
        }
    }
    void interruptNow() {
        thread.interrupt();
    }
 
    private void runTask(Runnable task) {
        final ReentrantLock runLock = this.runLock;
        runLock.lock();
        try {
            if (runState < STOP &&
                Thread.interrupted() &&
                runState >= STOP)
            boolean ran = false;
            beforeExecute(thread, task);   //beforeExecute方法是ThreadPoolExecutor类的一个方法，没有具体实现，用户可以根据
            //自己需要重载这个方法和后面的afterExecute方法来进行一些统计信息，比如某个任务的执行时间等           
            try {
                task.run();
                ran = true;
                afterExecute(task, null);
                ++completedTasks;
            } catch (RuntimeException ex) {
                if (!ran)
                    afterExecute(task, ex);
                throw ex;
            }
        } finally {
            runLock.unlock();
        }
    }
 
    public void run() {
        try {
            Runnable task = firstTask;
            firstTask = null;
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                runTask(task);
                task = null;
            }
        } finally {
            workerDone(this);   //当任务队列中没有任务时，进行清理工作       
        }
    }
}

既然Worker实现了Runnable接口，那么自然最核心的方法便是run()方法了（）：

public void run() {
    try {
        Runnable task = firstTask;
        firstTask = null;
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            runTask(task);
            task = null;
        }
    } finally {
        workerDone(this);
    }
}

从run方法的实现可以看出，它首先执行的是通过构造器传进来的任务firstTask，在调用runTask()执行完firstTask之后，在while循环里面不断通过getTask()去取新的任务来执行，那么去哪里取呢？自然是从任务缓存队列里面去取，getTask是ThreadPoolExecutor类中的方法，并不是Worker类中的方法，下面是getTask方法的实现：

Runnable getTask() {
    for (;;) {
        try {
            int state = runState;
            if (state > SHUTDOWN)
                return null;
            Runnable r;
            if (state == SHUTDOWN)  // Help drain queue
                r = workQueue.poll();
            else if (poolSize > corePoolSize || allowCoreThreadTimeOut) //如果线程数大于核心池大小或者允许为核心池线程设置空闲时间，
                //则通过poll取任务，若等待一定的时间取不到任务，则返回null
                r = workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS);
            else
                r = workQueue.take();
            if (r != null)
                return r;
            if (workerCanExit()) {    //如果没取到任务，即r为null，则判断当前的worker是否可以退出
                if (runState >= SHUTDOWN) // Wake up others
                    interruptIdleWorkers();   //中断处于空闲状态的worker
                return null;
            }
            // Else retry
        } catch (InterruptedException ie) {
            // On interruption, re-check runState
        }
    }
}

在getTask中，先判断当前线程池状态，如果runState大于SHUTDOWN（即为STOP或者TERMINATED），则直接返回null。

如果runState为SHUTDOWN或者RUNNING，则从任务缓存队列取任务。

如果当前线程池的线程数大于核心池大小corePoolSize或者允许为核心池中的线程设置空闲存活时间，则调用poll(time,timeUnit)来取任务，这个方法会等待一定的时间，如果取不到任务就返回null。

然后判断取到的任务r是否为null，为null则通过调用workerCanExit()方法来判断当前worker是否可以退出，我们看一下workerCanExit()的实现：

private boolean workerCanExit() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    boolean canExit;
    //如果runState大于等于STOP，或者任务缓存队列为空了
    //或者  允许为核心池线程设置空闲存活时间并且线程池中的线程数目大于1
    try {
        canExit = runState >= STOP ||
            workQueue.isEmpty() ||
            (allowCoreThreadTimeOut &&
             poolSize > Math.max(1, corePoolSize));
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    return canExit;
}

也就是说如果线程池处于STOP状态、或者任务队列已为空或者允许为核心池线程设置空闲存活时间并且线程数大于1时，允许worker退出。如果允许worker退出，则调用interruptIdleWorkers()中断处于空闲状态的worker，我们看一下interruptIdleWorkers()的实现：

void interruptIdleWorkers() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        for (Worker w : workers)  //实际上调用的是worker的interruptIfIdle()方法
            w.interruptIfIdle();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

从实现可以看出，它实际上调用的是worker的interruptIfIdle()方法，在worker的interruptIfIdle()方法中：

void interruptIfIdle() {
    final ReentrantLock runLock = this.runLock;
    if (runLock.tryLock()) {    //注意这里，是调用tryLock()来获取锁的，因为如果当前worker正在执行任务，锁已经被获取了，是无法获取到锁的
                                //如果成功获取了锁，说明当前worker处于空闲状态
        try {
    if (thread != Thread.currentThread())  
    thread.interrupt();
        } finally {
            runLock.unlock();
        }
    }
}

这里有一个非常巧妙的设计方式，假如我们来设计线程池，可能会有一个任务分派线程，当发现有线程空闲时，就从任务缓存队列中取一个任务交给空闲线程执行。但是在这里，并没有采用这样的方式，因为这样会要额外地对任务分派线程进行管理，无形地会增加难度和复杂度，这里直接让执行完任务的线程去任务缓存队列里面取任务来执行。
我们再看addIfUnderMaximumPoolSize方法的实现，这个方法的实现思想和addIfUnderCorePoolSize方法的实现思想非常相似，唯一的区别在于addIfUnderMaximumPoolSize方法是在线程池中的线程数达到了核心池大小并且往任务队列中添加任务失败的情况下执行的：

private boolean addIfUnderMaximumPoolSize(Runnable firstTask) {
    Thread t = null;
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        if (poolSize < maximumPoolSize && runState == RUNNING)
            t = addThread(firstTask);
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    if (t == null)
        return false;
    t.start();
    return true;
}

看到没有，其实它和addIfUnderCorePoolSize方法的实现基本一模一样，只是if语句判断条件中的poolSize < maximumPoolSize不同而已。

到这里，大部分朋友应该对任务提交给线程池之后到被执行的整个过程有了一个基本的了解，下面总结一下：

1）首先，要清楚corePoolSize和maximumPoolSize的含义；

2）其次，要知道Worker是用来起到什么作用的；

3）要知道任务提交给线程池之后的处理策略，这里总结一下主要有4点：

如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务；
如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出去执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务；
如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理；
如果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，直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize；如果允许为核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime，线程也会被终止。

3、线程池中的线程初始化

默认情况下，创建线程池之后，线程池中是没有线程的，需要提交任务之后才会创建线程。

在实际中如果需要线程池创建之后立即创建线程，可以通过以下两个方法办到：

prestartCoreThread()：初始化一个核心线程；
prestartAllCoreThreads()：初始化所有核心线程

public boolean prestartCoreThread() {
    return addIfUnderCorePoolSize(null); //注意传进去的参数是null
}
 
public int prestartAllCoreThreads() {
    int n = 0;
    while (addIfUnderCorePoolSize(null))//注意传进去的参数是null
        ++n;
    return n;
}

注意上面传进去的参数是null，根据第2小节的分析可知如果传进去的参数为null，则最后执行线程会阻塞在getTask方法中的r = workQueue.take();即等待任务队列中有任务。

4.任务缓存队列及排队策略

在前面我们多次提到了任务缓存队列，即workQueue，它用来存放等待执行的任务。
　　workQueue的类型为BlockingQueue，通常可以取下面三种类型：
　　1）ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小；
　　2）LinkedBlockingQueue：基于链表的先进先出队列，如果创建时没有指定此队列大小，则默认为Integer.MAX_VALUE；
　　3）synchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。

5.任务拒绝策略

当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，通常有以下四种策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy: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

6.线程池的关闭

ThreadPoolExecutor提供了两个方法，用于线程池的关闭，分别是shutdown()和shutdownNow()，其中：

• shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但再也不会接受新的任务
• shutdownNow()：立即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务

7.线程池容量的动态调整

ThreadPoolExecutor提供了动态调整线程池容量大小的方法：setCorePoolSize()和setMaximumPoolSize()，
setCorePoolSize：设置核心池大小
setMaximumPoolSize：设置线程池最大能创建的线程数目大小
　　当上述参数从小变大时，ThreadPoolExecutor进行线程赋值，还可能立即创建新的线程来执行任务。

四 线程池的使用示例

前面我们讨论了关于线程池的实现原理，这一节我们来看一下它的具体使用：

public class TestJson {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));

        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            MyTask myTask = new MyTask(i);
            executor.execute(myTask);
            System.out.println("线程池中线程数目：" + executor.getPoolSize() + "，队列中等待执行的任务数目：" +
                    executor.getQueue().size() + "，已执行玩别的任务数目：" + executor.getCompletedTaskCount());
        }
        executor.shutdown();
    }

static class MyTask implements Runnable {
    private int taskNum;

    public MyTask(int num) {
        this.taskNum = num;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("正在执行task " + taskNum);
        try {
            Thread.currentThread().sleep(4000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("task " + taskNum + "执行完毕");
    }
}
}

执行结果：

线程池中线程数目：1，队列中等待执行的任务数目：0，已执行玩别的任务数目：0
线程池中线程数目：2，队列中等待执行的任务数目：0，已执行玩别的任务数目：0
正在执行task 0
线程池中线程数目：3，队列中等待执行的任务数目：0，已执行玩别的任务数目：0
线程池中线程数目：4，队列中等待执行的任务数目：0，已执行玩别的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：0，已执行玩别的任务数目：0
正在执行task 1
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：1，已执行玩别的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：2，已执行玩别的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：3，已执行玩别的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：4，已执行玩别的任务数目：0
线程池中线程数目：5，队列中等待执行的任务数目：5，已执行玩别的任务数目：0
正在执行task 2
线程池中线程数目：6，队列中等待执行的任务数目：5，已执行玩别的任务数目：0
线程池中线程数目：7，队列中等待执行的任务数目：5，已执行玩别的任务数目：0
线程池中线程数目：8，队列中等待执行的任务数目：5，已执行玩别的任务数目：0
线程池中线程数目：9，队列中等待执行的任务数目：5，已执行玩别的任务数目：0
线程池中线程数目：10，队列中等待执行的任务数目：5，已执行玩别的任务数目：0
正在执行task 3
正在执行task 4
正在执行task 10
正在执行task 11
正在执行task 12
正在执行task 13
正在执行task 14
task 2执行完毕
task 0执行完毕
正在执行task 6
task 1执行完毕
正在执行task 7
正在执行task 5
task 3执行完毕
正在执行task 8
task 4执行完毕
正在执行task 9
task 12执行完毕
task 10执行完毕
task 11执行完毕
task 13执行完毕
task 14执行完毕
task 7执行完毕
task 6执行完毕
task 5执行完毕
task 8执行完毕
task 9执行完毕

从执行结果可以看出，当线程池中线程的数目大于5时，便将任务放入任务缓存队列里面，当任务缓存队列满了之后，便创建新的线程。如果上面程序中，将for循环中改成执行20个任务，就会抛出任务拒绝异常了。

不过在java doc中，并不提倡我们直接使用ThreadPoolExecutor，而是使用Executors类中提供的几个静态方法来创建线程池：

Executors.newCachedThreadPool();        //创建一个缓冲池，缓冲池容量大小为Integer.MAX_VALUE
Executors.newSingleThreadExecutor();   //创建容量为1的缓冲池
Executors.newFixedThreadPool(int);    //创建固定容量大小的缓冲池

下面是这三个静态方法的具体实现;

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>()));
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

从它们的具体实现来看，它们实际上也是调用了ThreadPoolExecutor，只不过参数都已配置好了。
　　newFixedThreadPool创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，它使用的LinkedBlockingQueue；
　　newSingleThreadExecutor将corePoolSize和maximumPoolSize都设置为1，也使用的LinkedBlockingQueue；
　　newCachedThreadPool将corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，使用的SynchronousQueue，也就是说来了任务就创建线程运行，当线程空闲超过60秒，就销毁线程。
　　实际中，如果Executors提供的三个静态方法能满足要求，就尽量使用它提供的三个方法，因为自己去手动配置ThreadPoolExecutor的参数有点麻烦，要根据实际任务的类型和数量来进行配置。
　　另外，如果ThreadPoolExecutor达不到要求，可以自己继承ThreadPoolExecutor类进行重写。

五 如何合理配置线程池的大小

下面讨论一个比较重要的话题：如何合理配置线程池大小，仅供参考。

一般需要根据任务的类型来配置线程池大小：

如果是CPU密集型任务，就需要尽量压榨CPU，参考值可以设为 NCPU+1

如果是IO密集型任务，参考值可以设置为2*NCPU

当然，这只是一个参考值，具体的设置还需要根据实际情况进行调整，比如可以先将线程池大小设置为参考值，再观察任务运行情况和系统负载、资源利用率来进行适当调整。