什么是线程池？

线程池就是创建若干个可执行的线程放入一个池（容器）中，有任务需要处理时，会提交到线程池中的任务队列，处理完之后线程并不会被销毁，而是仍然在线程池中等待下一个任务。

为什么要使用线程池？

因为 Java 中创建一个线程，需要调用操作系统内核的 API，操作系统要为线程分配一系列的资源，成本很高，所以线程是一个重量级的对象，应该避免频繁创建和销毁。
使用线程池就能很好地避免频繁创建和销毁。

线程池是一种生产者——消费者模式

先看下一个简单的 Java 线程池的代码

package constxiong.concurrency.a010;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

/**
 * 简单的线程池
 * @author ConstXiong
 */
public class ThreadPool {
	
	//阻塞队列实现生产者-消费者
	BlockingQueue<Runnable> taskQueue;
	
	//工作线程集合
	List<Thread> threads = new ArrayList<Thread>();
	
	//线程池的构造方法
	ThreadPool(int poolSize, BlockingQueue<Runnable> taskQueue) {
		this.taskQueue = taskQueue;
		
		//启动线程池对应 size 的工作线程
		for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
			Thread t = new Thread(() -> {
				while (true) {
					Runnable task;
					try {
						task = taskQueue.take();//获取任务队列中的下一个任务
						task.run();
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			});
			t.start();
			threads.add(t);
		}
	}
	
	//提交执行任务
	void execute(Runnable task) {
		try {
			//把任务方法放到任务队列
			taskQueue.put(task);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

线程池的使用测试

package constxiong.concurrency.a010;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

/**
 * 测试线程池的使用
 * @author ConstXiong
 */
public class TestThreadPool {

	public static void main(String[] args) {
		// 创建有界阻塞任务队列
		BlockingQueue<Runnable> taskQueue = new LinkedBlockingQueue<>(10);
		// 创建 3个 工作线程的线程池
		ThreadPool tp = new ThreadPool(3, taskQueue);
		
		//提交 10 个任务
		for (int i = 1; i <= 10; i++) {
			final int j = i;
			tp.execute(() -> {
				System.out.println("执行任务" + j);
			});
		}
	}
	
}

打印结果

执行任务1
执行任务2
执行任务3
执行任务6
执行任务5
执行任务4
执行任务8
执行任务7
执行任务10
执行任务9

这个线程池的代码中

• poolSize 是线程池工作线程的个数
• BlockingQueue taskQueue 是用有界阻塞队列存储 Runnable 任务
• execute(Runnable task) 提交任务
• 线程池对象被创建，就自动启动 poolSize 个工作线程
• 工作线程一直从任务队列 taskQueue 中取任务

线程池的原理就是这么简单，但是 JDK 中的线程池的功能，要远比这个强大的多。

JDK 中线程池的使用

JDK 中提供的最核心的线程池工具类 ThreadPoolExecutor，在 JDK 1.8 中这个类最复杂的构造方法有 7 个参数。

ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,
    int maximumPoolSize,
    long keepAliveTime,
    TimeUnit unit,
    BlockingQueue<Runnable> workQueue,
    ThreadFactory threadFactory,
    RejectedExecutionHandler handler)

• corePoolSize：线程池保有的最小线程数。
• maximumPoolSize：线程池创建的最大线程数。
• keepAliveTime：上面提到项目根据忙闲来增减人员，那在编程世界里，如何定义忙和闲呢？很简单，一个线程如果在一段时间内，都没有执行任务，说明很闲，keepAliveTime 和 unit 就是用来定义这个“一段时间”的参数。也就是说，如果一个线程空闲了keepAliveTime & unit这么久，而且线程池的线程数大于 corePoolSize ，那么这个空闲的线程就要被回收了。
• unit：keepAliveTime 的时间单位
• workQueue：任务队列
• threadFactory：线程工厂对象，可以自定义如何创建线程，如给线程指定name。
• handler：自定义任务的拒绝策略。线程池中所有线程都在忙碌，且任务队列已满，线程池就会拒绝接收再提交的任务。handler 就是拒绝策略，包括 4 种(即RejectedExecutionHandler 接口的 4个实现类)。
  • AbortPolicy：默认的拒绝策略，throws RejectedExecutionException
  • CallerRunsPolicy：提交任务的线程自己去执行该任务
  • DiscardPolicy：直接丢弃任务，不抛出任何异常
  • DiscardOldestPolicy：丢弃最老的任务，加入新的任务

JDK 的并发工具包里还有一个静态线程池工厂类 Executors，可以方便地创建线程池，但是由于 Executors 创建的线程池内部很多地方用到了无界任务队列，在高并发场景下，无界任务队列会接收过多的任务对象，导致 JVM 抛出OutOfMemoryError，整个 JVM 服务崩溃，影响严重。所以很多公司，尤其互联网大厂已经不建议使用 Executors 去创建线程。

Executors 的简介

虽然不建议使用，作为对 JDK 的学习，还是简单介绍一下.

1. newFixedThreadPool：创建定长线程池，每当提交一个任务就创建一个线程，直到达到线程池的最大数量，这时线程数量不再变化，当线程发生错误结束时，线程池会补充一个新的线程
2. newCachedThreadPool：创建可缓存的线程池，如果线程池的容量超过了任务数，自动回收空闲线程，任务增加时可以自动添加新线程，线程池的容量不限制
3. newScheduledThreadPool：创建定长线程池，可执行周期性的任务
4. newSingleThreadExecutor：创建单线程的线程池，线程异常结束，会创建一个新的线程，能确保任务按提交顺序执行
5. newSingleThreadScheduledExecutor：创建单线程可执行周期性任务的线程池
6. newWorkStealingPool：任务可窃取线程池，不保证执行顺序，当有空闲线程时会从其他任务队列窃取任务执行，适合任务耗时差异较大。

具体使用参见 Executors 的使用示例。

源码：github    gitee