Java中的線程池是運(yùn)用場景最多的并發(fā)框架定欧，幾乎所有需要異步或并發(fā)執(zhí)行任務(wù)的程序都可以使用線程池。在開發(fā)過程中怒竿，合理地使用線程池能夠帶來3個(gè)好處。
第一：降低資源消耗扩氢。通過重復(fù)利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的消耗耕驰。
第二：提高響應(yīng)速度。當(dāng)任務(wù)到達(dá)時(shí)录豺，任務(wù)可以不需要等到線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行朦肘。
第三：提高線程的可管理性。線程是稀缺資源双饥，如果無限制地創(chuàng)建媒抠，不僅會(huì)消耗系統(tǒng)資源，還會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性咏花，使用線程池可以進(jìn)行統(tǒng)一分配趴生、調(diào)優(yōu)和監(jiān)控阀趴。但是，要做到合理利用線程池苍匆，必須對(duì)其實(shí)現(xiàn)原理了如指掌刘急。
線程池的實(shí)現(xiàn)原理
當(dāng)向線程池提交一個(gè)任務(wù)之后，線程池是如何處理這個(gè)任務(wù)的呢浸踩？來看一下線程池的主要處理流程叔汁，處理流程圖如圖所示。
從圖中可以看出检碗，當(dāng)提交一個(gè)新任務(wù)到線程池時(shí)据块，線程池的處理流程如下。
1）線程池判斷核心線程池里的線程是否都在執(zhí)行任務(wù)折剃。如果不是另假，則創(chuàng)建一個(gè)新的工作線程來執(zhí)行任務(wù)。如果核心線程池里的線程都在執(zhí)行任務(wù)微驶，則進(jìn)入下個(gè)流程浪谴。
2）線程池判斷工作隊(duì)列是否已經(jīng)滿。如果工作隊(duì)列沒有滿因苹，則將新提交的任務(wù)存儲(chǔ)在這個(gè)工作隊(duì)列里苟耻。如果工作隊(duì)列滿了，則進(jìn)入下個(gè)流程扶檐。
3）線程池判斷線程池的線程是否都處于工作狀態(tài)凶杖。如果沒有，則創(chuàng)建一個(gè)新的工作線程來執(zhí)行任務(wù)款筑。如果已經(jīng)滿了智蝠，則交給飽和策略來處理這個(gè)任務(wù)。
ThreadPoolExecutor執(zhí)行execute()方法的示意圖奈梳，如圖所示杈湾。
execute方法分下面4種情況。
1）如果當(dāng)前運(yùn)行的線程少于corePoolSize攘须，則創(chuàng)建新線程來執(zhí)行任務(wù)（注意漆撞，執(zhí)行這一步驟需要獲取全局鎖）。
2）如果運(yùn)行的線程等于或多于corePoolSize于宙，則將任務(wù)加入BlockingQueue浮驳。?
3）如果無法將任務(wù)加入BlockingQueue（隊(duì)列已滿），則創(chuàng)建新的線程來處理任務(wù)（注意捞魁，執(zhí)行這一步驟需要獲取全局鎖）至会。
4）如果創(chuàng)建新線程將使當(dāng)前運(yùn)行的線程超出maximumPoolSize，任務(wù)將被拒絕谱俭，并調(diào)用?RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法奉件。
ThreadPoolExecutor采取上述步驟的總體設(shè)計(jì)思路宵蛀，是為了在執(zhí)行execute()方法時(shí)，盡可能地避免獲取全局鎖（那將會(huì)是一個(gè)嚴(yán)重的可伸縮瓶頸）瓶蚂。在ThreadPoolExecutor完成預(yù)熱之后（當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)大于等于corePoolSize）糖埋，幾乎所有的execute()方法調(diào)用都是執(zhí)行步驟2，而步驟2不需要獲取全局鎖窃这。
源碼分析：上面的流程分析讓我們很直觀地了解了線程池的工作原理瞳别，讓我們?cè)偻ㄟ^源代碼來看看是如何實(shí)現(xiàn)的，線程池執(zhí)行任務(wù)的方法如下杭攻。
工作線程：線程池創(chuàng)建線程時(shí)祟敛，會(huì)將線程封裝成工作線程Worker，Worker在執(zhí)行完任務(wù)后兆解，還會(huì)循環(huán)獲取工作隊(duì)列里的任務(wù)來執(zhí)行馆铁。我們可以從Worker類的run()方法里看到這點(diǎn)。
ThreadPoolExecutor中線程執(zhí)行任務(wù)的示意圖如圖所示锅睛。
線程池中的線程執(zhí)行任務(wù)分兩種情況埠巨，如下。
1）在execute()方法中創(chuàng)建一個(gè)線程時(shí)现拒，會(huì)讓這個(gè)線程執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)辣垒。
2）這個(gè)線程執(zhí)行完上圖中1的任務(wù)后，會(huì)反復(fù)從BlockingQueue獲取任務(wù)來執(zhí)行印蔬。
線程池的創(chuàng)建
我們可以通過ThreadPoolExecutor來創(chuàng)建一個(gè)線程池勋桶。
new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,maximumPoolSize,keepAliveTime,milliseconds,runnableTaskQueue,?handler);
創(chuàng)建一個(gè)線程池時(shí)需要輸入幾個(gè)參數(shù)，如下侥猬。
1）corePoolSize（線程池的基本大欣浴）：當(dāng)提交一個(gè)任務(wù)到線程池時(shí)，線程池會(huì)創(chuàng)建一個(gè)線程來執(zhí)行任務(wù)退唠，即使其他空閑的基本線程能夠執(zhí)行新任務(wù)也會(huì)創(chuàng)建線程鹃锈，等到需要執(zhí)行的任務(wù)數(shù)大于線程池基本大小時(shí)就不再創(chuàng)建。如果調(diào)用了線程池的prestartAllCoreThreads()方法瞧预，線程池會(huì)提前創(chuàng)建并啟動(dòng)所有基本線程仪召。
2）runnableTaskQueue（任務(wù)隊(duì)列）：用于保存等待執(zhí)行的任務(wù)的阻塞隊(duì)列∷伤猓可以選擇以下幾個(gè)阻塞隊(duì)列。
·ArrayBlockingQueue：是一個(gè)基于數(shù)組結(jié)構(gòu)的有界阻塞隊(duì)列已旧，此隊(duì)列按FIFO（先進(jìn)先出）原則對(duì)元素進(jìn)行排序秸苗。
·LinkedBlockingQueue：一個(gè)基于鏈表結(jié)構(gòu)的阻塞隊(duì)列，此隊(duì)列按FIFO排序元素运褪，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue惊楼。靜態(tài)工廠方法Executors.newFixedThreadPool()使用了這個(gè)隊(duì)列玖瘸。
·SynchronousQueue：一個(gè)不存儲(chǔ)元素的阻塞隊(duì)列。每個(gè)插入操作必須等到另一個(gè)線程調(diào)用?移除操作檀咙，否則插入操作一直處于阻塞狀態(tài)雅倒，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，靜態(tài)工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個(gè)隊(duì)列弧可。
·PriorityBlockingQueue：一個(gè)具有優(yōu)先級(jí)的無限阻塞隊(duì)列蔑匣。
3）maximumPoolSize（線程池最大數(shù)量）：線程池允許創(chuàng)建的最大線程數(shù)。如果隊(duì)列滿了棕诵，并且已創(chuàng)建的線程數(shù)小于最大線程數(shù)裁良，則線程池會(huì)再創(chuàng)建新的線程執(zhí)行任務(wù)。值得注意的是校套，如果使用了無界的任務(wù)隊(duì)列這個(gè)參數(shù)就沒什么效果价脾。
4）ThreadFactory：用于設(shè)置創(chuàng)建線程的工廠，可以通過線程工廠給每個(gè)創(chuàng)建出來的線程設(shè)?置更有意義的名字笛匙。使用開源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速給線程池里的線?程設(shè)置有意義的名字侨把，代碼如下。
new??ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task-%d").build();
5）RejectedExecutionHandler（飽和策略）：當(dāng)隊(duì)列和線程池都滿了妹孙，說明線程池處于飽和狀態(tài)秋柄，那么必須采取一種策略處理提交的新任務(wù)。這個(gè)策略默認(rèn)情況下是AbortPolicy涕蜂，表示無法處理新任務(wù)時(shí)拋出異常华匾。在JDK?1.5中Java線程池框架提供了以下4種策略。
·AbortPolicy：直接拋出異常机隙。
·CallerRunsPolicy：只用調(diào)用者所在線程來運(yùn)行任務(wù)蜘拉。
·DiscardOldestPolicy：丟棄隊(duì)列里最近的一個(gè)任務(wù)，并執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)有鹿。
·DiscardPolicy：不處理旭旭，丟棄掉。?當(dāng)然葱跋，也可以根據(jù)應(yīng)用場景需要來實(shí)現(xiàn)RejectedExecutionHandler接口自定義策略持寄。如記錄日志或持久化存儲(chǔ)不能處理的任務(wù)。
6）AliveTime（線程活動(dòng)保持時(shí)間）：線程池的工作線程空閑后娱俺，保持存活的時(shí)間辫继。所以郊愧，?如果任務(wù)很多，并且每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間比較短，可以調(diào)大時(shí)間纪隙，提高線程的利用率摘能。
7）TimeUnit（線程活動(dòng)保持時(shí)間的單位）：可選的單位有天（DAYS）、小時(shí)（HOURS）、分鐘（MINUTES）怜姿、毫秒（MILLISECONDS）、微秒（MICROSECONDS疼燥，千分之一毫秒）和納秒（NANOSECONDS）沧卢，千分之一微秒。
向線程池提交任務(wù)
可以使用兩個(gè)方法向線程池提交任務(wù)醉者，分別為execute()和submit()方法但狭。
execute()方法用于提交不需要返回值的任務(wù)，所以無法判斷任務(wù)是否被線程池執(zhí)行成功湃交。?通過以下代碼可知execute()方法輸入的任務(wù)是一個(gè)Runnable類的實(shí)例熟空。
submit()方法用于提交需要返回值的任務(wù)。線程池會(huì)返回一個(gè)future類型的對(duì)象搞莺，通過這個(gè)?future對(duì)象可以判斷任務(wù)是否執(zhí)行成功息罗，并且可以通過future的get()方法來獲取返回值，get()方法會(huì)阻塞當(dāng)前線程直到任務(wù)完成才沧，而使用get（long?timeout迈喉，TimeUnit????unit）方法則會(huì)阻塞當(dāng)前線程一段時(shí)間后立即返回，這時(shí)候有可能任務(wù)沒有執(zhí)行完温圆。
關(guān)閉線程池
可以通過調(diào)用線程池的shutdown或shutdownNow方法來關(guān)閉線程池挨摸。它們的原理是遍歷線?程池中的工作線程，然后逐個(gè)調(diào)用線程的interrupt方法來中斷線程岁歉，所以無法響應(yīng)中斷的任務(wù)可能永遠(yuǎn)無法終止得运。但是它們存在一定的區(qū)別，shutdownNow首先將線程池的狀態(tài)設(shè)置成?STOP锅移，然后嘗試停止所有的正在執(zhí)行或暫停任務(wù)的線程熔掺，并返回等待執(zhí)行任務(wù)的列表，而?shutdown只是將線程池的狀態(tài)設(shè)置成SHUTDOWN狀態(tài)非剃，然后中斷所有沒有正在執(zhí)行任務(wù)的線?程置逻。
只要調(diào)用了這兩個(gè)關(guān)閉方法中的任意一個(gè)，isShutdown方法就會(huì)返回true备绽。當(dāng)所有的任務(wù)?都已關(guān)閉后券坞，才表示線程池關(guān)閉成功，這時(shí)調(diào)用isTerminaed方法會(huì)返回true肺素。至于應(yīng)該調(diào)用哪一種方法來關(guān)閉線程池恨锚，應(yīng)該由提交到線程池的任務(wù)特性決定，通常調(diào)用shutdown方法來關(guān)閉線程池倍靡，如果任務(wù)不一定要執(zhí)行完眠冈，則可以調(diào)用shutdownNow方法。
