本文你将獲得以下資訊：
線程池源碼解讀
線程池執行流程分析
帶傳回值的線程池實作
延遲線程池實作
為了友善讀者了解，本文會由淺入深，先從線程池的使用開始再延伸到源碼解讀和源碼分析等進階内容，讀者可根據自己的情況自主選擇閱讀順序和需要了解的章節。
線程池能夠更加充分的利用CPU、記憶體、網絡、IO等系統資源，線程池的主要作用如下：
利用線程池可以複用線程，控制最大并發數；
實作任務緩存政策和拒絕機制；
實作延遲執行
阿裡巴巴Java開發手冊強制規定：線程資源必須通過線程池提供，如下圖：
本節會介紹7種線程池的建立與使用，線程池的狀态介紹，ThreadPoolExecutor參數介紹等。
線程池可以使用Executors和ThreadPoolExecutor，其中使用Executors有六種建立線程池的方法，如下圖：
newSingleThreadExecutor()，它的特點在于工作線程數目被限制為 1，操作一個無界的工作隊列，是以它保證了所有任務的都是被順序執行，最多會有一個任務處于活動狀态，并且不允許使用者改動線程池執行個體，是以可以避免其改變線程數目。
newCachedThreadPool()，它是一種用來處理大量短時間工作任務的線程池，具有幾個鮮明特點：它會試圖緩存線程并重用，當無緩存線程可用時，就會建立新的工作線程；如果線程閑置的時間超過 60 秒，則被終止并移出緩存；長時間閑置時，這種線程池，不會消耗什麼資源。其内部使用 SynchronousQueue 作為工作隊列。
newFixedThreadPool(int nThreads)，重用指定數目（nThreads）的線程，其背後使用的是無界的工作隊列，任何時候最多有 nThreads 個工作線程是活動的。這意味着，如果任務數量超過了活動隊列數目，将在工作隊列中等待空閑線程出現；如果有工作線程退出，将會有新的工作線程被建立，以補足指定的數目 nThreads。
newSingleThreadScheduledExecutor() 建立單線程池，傳回 ScheduledExecutorService，可以進行定時或周期性的工作排程。
newScheduledThreadPool(int corePoolSize)和newSingleThreadScheduledExecutor()類似，建立的是個 ScheduledExecutorService，可以進行定時或周期性的工作排程，差別在于單一工作線程還是多個工作線程。
newWorkStealingPool(int parallelism)，這是一個經常被人忽略的線程池，Java 8 才加入這個建立方法，其内部會建構ForkJoinPool，利用Work-Stealing算法，并行地處理任務，不保證處理順序。
ThreadPoolExecutor是最原始的線程池建立，上面1-3建立方式都是對ThreadPoolExecutor的封裝。
總結： 其中newSingleThreadExecutor、newCachedThreadPool、newFixedThreadPool是對ThreadPoolExecutor的封裝實作，newSingleThreadScheduledExecutor、newScheduledThreadPool則為ThreadPoolExecutor子類ScheduledThreadPoolExecutor的封裝，用于執行延遲任務，newWorkStealingPool則為Java 8新加的方法。
從以上代碼可以看出newSingleThreadExecutor和newSingleThreadScheduledExecutor建立的都是單線程池，那麼單線程池的意義是什麼呢？
雖然是單線程池，但提供了工作隊列，生命周期管理，工作線程維護等功能。
ThreadPoolExecutor作為線程池的核心方法，我們來看一下ThreadPoolExecutor内部實作，以及封裝類是怎麼調用ThreadPoolExecutor的。
先從構造函數說起，構造函數源碼如下：
參數說明：
corePoolSize：所謂的核心線程數，可以大緻了解為長期駐留的線程數目（除非設定了 allowCoreThreadTimeOut）。對于不同的線程池，這個值可能會有很大差別，比如 newFixedThreadPool 會将其設定為 nThreads，而對于 newCachedThreadPool 則是為 0。
maximumPoolSize：顧名思義，就是線程不夠時能夠建立的最大線程數。同樣進行對比，對于 newFixedThreadPool，當然就是 nThreads，因為其要求是固定大小，而 newCachedThreadPool 則是 Integer.MAX_VALUE。
keepAliveTime：空閑線程的保活時間，如果線程的空閑時間超過這個值，那麼将會被關閉。注意此值生效條件必須滿足：空閑時間超過這個值，并且線程池中的線程數少于等于核心線程數corePoolSize。當然核心線程預設是不會關閉的，除非設定了allowCoreThreadTimeOut(true)那麼核心線程也可以被回收。
TimeUnit：時間機關。
BlockingQueue：任務丢列，用于存儲線程池的待執行任務的。
threadFactory：用于生成線程，一般我們可以用預設的就可以了。
handler：當線程池已經滿了，但是又有新的任務送出的時候，該采取什麼政策由這個來指定。有幾種方式可供選擇，像抛出異常、直接拒絕然後傳回等，也可以自己實作相應的接口實作自己的邏輯。
來看一下線程池封裝類對于ThreadPoolExecutor的調用：
newSingleThreadExecutor對ThreadPoolExecutor的封裝源碼如下：
newCachedThreadPool對ThreadPoolExecutor的封裝源碼如下：
newFixedThreadPool對ThreadPoolExecutor的封裝源碼如下：
ScheduledExecutorService對ThreadPoolExecutor的封裝源碼如下：
newSingleThreadScheduledExecutor使用的是ThreadPoolExecutor的子類ScheduledThreadPoolExecutor，如下圖所示：
newScheduledThreadPool對ThreadPoolExecutor的封裝源碼如下：
newScheduledThreadPool使用的也是ThreadPoolExecutor的子類ScheduledThreadPoolExecutor。
檢視ThreadPoolExecutor源碼可知線程的狀态如下：
線程狀态解讀（以下内容來源于：https://javadoop.com/post/java-thread-pool）：
RUNNING：這個沒什麼好說的，這是最正常的狀态：接受新的任務，處理等待隊列中的任務；
SHUTDOWN：不接受新的任務送出，但是會繼續處理等待隊列中的任務；
STOP：不接受新的任務送出，不再處理等待隊列中的任務，中斷正在執行任務的線程；
TIDYING：所有的任務都銷毀了，workCount 為 0。線程池的狀态在轉換為 TIDYING 狀态時，會執行鈎子方法 terminated()；
TERMINATED：terminated() 方法結束後，線程池的狀态就會變成這個；
RUNNING 定義為 -1，SHUTDOWN 定義為 0，其他的都比 0 大，是以等于 0 的時候不能送出任務，大于 0 的話，連正在執行的任務也需要中斷。
看了這幾種狀态的介紹，讀者大體也可以猜到十之八九的狀态轉換了，各個狀态的轉換過程有以下幾種：
RUNNING -> SHUTDOWN：當調用了 shutdown() 後，會發生這個狀态轉換，這也是最重要的；
(RUNNING or SHUTDOWN) -> STOP：當調用 shutdownNow() 後，會發生這個狀态轉換，這下要清楚 shutDown() 和 shutDownNow() 的差別了；
SHUTDOWN -> TIDYING：當任務隊列和線程池都清空後，會由 SHUTDOWN 轉換為 TIDYING；
STOP -> TIDYING：當任務隊列清空後，發生這個轉換；
TIDYING -> TERMINATED：這個前面說了，當 terminated() 方法結束後；
說了那麼多下來一起來看線程池的是怎麼執行任務的，線程池任務送出有兩個方法：
execute
submit
其中execute隻能接受Runnable類型的任務，使用如下：
submit可以接受Runnable或Callable類型的任務，使用如下：
使用submit傳遞Callable類可以擷取執行任務的傳回值，Callable是JDK 1.5 添加的特性用于補充Runnable無傳回的情況。
線上程池中newSingleThreadScheduledExecutor和newScheduledThreadPool傳回的是ScheduledExecutorService，用于執行延遲線程池的，代碼如下：
完整示例下載下傳位址： https://github.com/vipstone/java-core-example
閱讀線程池的源碼有一個小技巧，可以按照線程池執行的順序進行串連關聯閱讀，這樣更容易了解線程池的實作。
源碼閱讀流程解讀
我們先從線程池的任務送出方法execute()開始閱讀，從execute()我們會發現線程池執行的核心方法是addWorker()，在addWorker()中我們發現啟動線程調用了start()方法，調用start()方法之後會執行Worker類的run()方法，run裡面調用runWorker()，運作程式的關鍵在于getTask()方法，getTask()方法之後就是此線程的關閉，整個線程池的工作流程也就完成了，下來一起來看吧（如果本段文章沒看懂的話也可以看完源碼之後，回過頭來再看一遍）。
在這段代碼可以看出，調用了t.start();
根據上面代碼可知，調用了Worker的t.start()之後，緊接着會調用Worker的run()方法，run()源碼如下：
runWorker()源碼如下：
runWorker裡面的有getTask()，來看下具體的實作：
線程池的執行流程如下圖：
本文總結以問答的形式展示，引自《深度解讀 java 線程池設計思想及源碼實作》，最下方附參考位址。
corePoolSize 到 maximumPoolSize 之間的線程會被回收，當然 corePoolSize 的線程也可以通過設定而得到回收（allowCoreThreadTimeOut(true)）。
workQueue 用于存放任務，添加任務的時候，如果目前線程數超過了 corePoolSize，那麼往該隊列中插入任務，線程池中的線程會負責到隊列中拉取任務。
keepAliveTime 用于設定空閑時間，如果線程數超出了 corePoolSize，并且有些線程的空閑時間超過了這個值，會執行關閉這些線程的操作
rejectedExecutionHandler 用于處理當線程池不能執行此任務時的情況，預設有抛出 RejectedExecutionException 異常、忽略任務、使用送出任務的線程來執行此任務和将隊列中等待最久的任務删除，然後送出此任務這四種政策，預設為抛出異常。
如果目前線程數少于 corePoolSize，那麼送出任務的時候建立一個新的線程，并由這個線程執行這個任務；
如果目前線程數已經達到 corePoolSize，那麼将送出的任務添加到隊列中，等待線程池中的線程去隊列中取任務；
如果隊列已滿，那麼建立新的線程來執行任務，需要保證池中的線程數不會超過 maximumPoolSize，如果此時線程數超過了 maximumPoolSize，那麼執行拒絕政策。
如果某個任務執行出現異常，那麼執行任務的線程會被關閉，而不是繼續接收其他任務。然後會啟動一個新的線程來代替它。
workers 的數量達到了 corePoolSize，任務入隊成功，以此同時線程池被關閉了，而且關閉線程池并沒有将這個任務出隊，那麼執行拒絕政策。這裡說的是非常邊界的問題，入隊和關閉線程池并發執行，讀者仔細看看 execute 方法是怎麼進到第一個 reject(command) 裡面的。
workers 的數量大于等于 corePoolSize，準備入隊，可是隊列滿了，任務入隊失敗，那麼準備開啟新的線程，可是線程數已經達到 maximumPoolSize，那麼執行拒絕政策。
書籍：《碼出高效：Java開發手冊》
Java核心技術36講：http://t.cn/EwUJvWA
深度解讀 java 線程池設計思想及源碼實作：https://javadoop.com/post/java-thread-pool
Java線程池-ThreadPoolExecutor源碼解析(基于Java8)：https://www.imooc.com/article/42990
課程推薦：
關注下面二維碼，訂閱更多精彩内容。
關注公衆号（加好友）：
作者：
王磊的部落格
出處：
http://vipstone.cnblogs.com/