最詳細的Java線程池原了解析

一、為什麼要用線程池

1. 降低資源消耗。通過重複利用已建立的線程降低線程建立、銷毀線程造成的消耗。
2. 提高響應速度。當任務到達時，任務可以不需要等到線程建立就能立即執行。
3. 提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無限制的建立，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，使用線程池可以進行統一的配置設定、調優和監控

二、ThreadPoolExecutor線程池類參數詳解

參數	說明
corePoolSize	核心線程數量，線程池維護線程的最少數量
maximumPoolSize	線程池維護線程的最大數量
keepAliveTime	線程池除核心線程外的其他線程的最長空閑時間，超過該時間的空閑線程會被銷毀
unit	keepAliveTime的機關，TimeUnit中的幾個靜态屬性：NANOSECONDS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、SECONDS
workQueue	線程池所使用的任務緩沖隊列
threadFactory	線程工廠，用于建立線程，一般用預設的即可
handler	線程池對拒絕任務的處理政策

當線程池任務處理不過來的時候（什麼時候認為處理不過來後面描述），可以通過handler指定的政策進行處理，ThreadPoolExecutor提供了四種政策：

1. ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢棄任務并抛出RejectedExecutionException異常；也是預設的處理方式。
2. ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：丢棄任務，但是不抛出異常。
3. ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢棄隊列最前面的任務，然後重新嘗試執行任務（重複此過程）
4. ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由調用線程處理該任務

可以通過實作RejectedExecutionHandler接口自定義處理方式。

三、線程池任務執行

1. 添加執行任務

• submit() 該方法傳回一個Future對象，可執行帶傳回值的線程；或者執行想随時可以取消的線程。Future對象的get()方法擷取傳回值。Future對象的cancel(true/false)取消任務，未開始或已完成傳回false，參數表示是否中斷執行中的線程
• execute() 沒有傳回值。

2. 線程池任務送出過程

2.1. 如果此時線程池中的數量小于corePoolSize，即使線程池中的線程都處于空閑狀态，也要建立新的線程來處理被添加的任務。

2.2. 如果此時線程池中的數量等于corePoolSize，但是緩沖隊列workQueue未滿，那麼任務被放入緩沖隊列。

2.3. 如果此時線程池中的數量大于等于corePoolSize，緩沖隊列workQueue滿，并且線程池中的數量小于maximumPoolSize，建新的線程來處理被添加的任務。

2.4. 如果此時線程池中的數量大于corePoolSize，緩沖隊列workQueue滿，并且線程池中的數量等于maximumPoolSize，那麼通過 handler所指定的政策來處理此任務。

2.5. 當線程池中的線程數量大于 corePoolSize時，如果某線程空閑時間超過keepAliveTime，線程将被終止。這樣，線程池可以動态的調整池中的線程數。

總結即：處理任務判斷的優先級為 核心線程corePoolSize、任務隊列workQueue、最大線程maximumPoolSize，如果三者都滿了，使用handler處理被拒絕的任務。

注意：

1. 當workQueue使用的是×××限隊列時，maximumPoolSize參數就變的無意義了，比如new LinkedBlockingQueue(),或者new ArrayBlockingQueue(Integer.MAX_VALUE);
2. 使用SynchronousQueue隊列時由于該隊列沒有容量的特性，是以不會對任務進行排隊，如果線程池中沒有空閑線程，會立即建立一個新線程來接收這個任務。maximumPoolSize要設定大一點。
3. 核心線程和最大線程數量相等時keepAliveTime無作用.

3. 線程池關閉

3.1. shutdown() 不接收新任務,會處理已添加任務

3.2. shutdownNow() 不接受新任務,不處理已添加任務,中斷正在處理的任務

4. 常用隊列介紹

4.1. ArrayBlockingQueue： 這是一個由數組實作的容量固定的有界阻塞隊列.

4.2. SynchronousQueue： 沒有容量，不能緩存資料；每個put必須等待一個take; offer()的時候如果沒有另一個線程在poll()或者take()的話傳回false。

4.3. LinkedBlockingQueue： 這是一個由單連結清單實作的預設×××的阻塞隊列。LinkedBlockingQueue提供了一個可選有界的構造函數，而在未指明容量時，容量預設為Integer.MAX_VALUE。

隊列操作:

方法
add	增加一個元索; 如果隊列已滿，則抛出一個異常
remove	移除并傳回隊列頭部的元素; 如果隊列為空，則抛出一個異常
offer	添加一個元素并傳回true; 如果隊列已滿，則傳回false
poll	移除并傳回隊列頭部的元素; 如果隊列為空，則傳回null
put	添加一個元素; 如果隊列滿，則阻塞
take	移除并傳回隊列頭部的元素; 如果隊列為空，則阻塞
element	傳回隊列頭部的元素; 如果隊列為空，則抛出一個異常
peek	傳回隊列頭部的元素; 如果隊列為空，則傳回null

5. Executors線程工廠類

1. Executors.newCachedThreadPool();

說明: 建立一個可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則建立線程.

内部實作：new ThreadPoolExecutor(0,Integer.MAX_VALUE,60L,TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<runnable>());</runnable>

2. Executors.newFixedThreadPool(int);

說明: 建立一個定長線程池，可控制線程最大并發數，超出的線程會在隊列中等待。

内部實作：new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<runnable>());</runnable>

3. Executors.newSingleThreadExecutor();

說明:建立一個單線程化的線程池，它隻會用唯一的工作線程來執行任務，保證所有任務按照順序執行。

内部實作：new ThreadPoolExecutor(1,1,0L,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<runnable>())</runnable>

4. Executors.newScheduledThreadPool(int);

說明:建立一個定長線程池，支援定時及周期性任務執行。

内部實作：new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize)

【附】阿裡巴巴Java開發手冊中對線程池的使用規範

1. 【強制】建立線程或線程池時請指定有意義的線程名稱，友善出錯時回溯。

   正例：

   public class TimerTaskThread extends Thread {
   public TimerTaskThread(){
       super.setName("TimerTaskThread"); 
       ...
   }
   }           

2. 【強制】線程池不允許使用 Executors 去建立，而是通過 ThreadPoolExecutor 的方式，這樣

   的處理方式讓寫的同學更加明确線程池的運作規則，規避資源耗盡的風險。

6. 總結