简介
但凡有点开发经验的同学都知道，频繁的创建和销毁线程是会给系统带来比较大的性能开销的。所以线程池就营运而生了。那么使用线程池有什么好处呢？
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降低资源消耗可以重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
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提高响应速度当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
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提高线程的可管理性线程是稀缺资源，如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。
线程池的运行策略原理
线程池所涉及到的接口和类并不是很多，其继承体系也相对简单。相关继承关系如图：
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继承关系图
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最顶层的接口Executor仅声明了一个方法 execute。ExecutorService 接口在其父接口基础上，声明了包含但不限于shutdown、 shutdownNow、submit、 invokeAll等方法。ScheduledExecutorService接口，则是声明了一些和定时任务相关的方法:
schedule、scheduleAtFixedRate等。线程池的核心实现是在 ThreadPoolExecutor类中，我们使用Executors调用 newFixedThreadPool、newSingleThreadExecutor和 newCachedThreadPool等方法创建线程池均是ThreadPoolExecutor类型。
我们看看的构造函数：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) { }核心参数分析：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| corePoolSize | 核心线程数。当线程数小于该值时，线程池会优先创建新线程来执行新任务 |
| maximumPoolSize | 线程池所能维护的最大线程数 |
| keepAliveTime | 空闲线程的存活时间 |
| unit | 参数keepAliveTime空闲线程的存活时间的单位 这是一个枚举类 |
| workQueue | 任务队列，用于缓存未执行的任务 |
| threadFactory | 线程工厂。可通过工厂为新建的线程设置更有意义的名字 |
| handler | 拒绝策略。当线程池和任务队列均处于饱和状态时，使用拒绝策略处理新任务。默认是 AbortPolicy，即直接抛出异常 |
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线程创建规则策略
对于线程池的创建，线程池所能创建的线程数量受限于corePoolSize和 maximumPoolSize两个参数值。线程的创建时机则和corePoolSize以及 workQueue 两个参数有关。
下面列举一下线程创建的几个规则（线程池中无空闲线程），如下：
| 线程情况 | 策略 |
|---|---|
| 线程数量小于 corePoolSize | 直接创建新线程处理新的任务 |
| 线程数量大于等于 corePoolSize，workQueue 未满 | 则缓存新任务 |
| 线程数量大于等于 corePoolSize，但小于 maximumPoolSize，且 workQueue 已满 | 则创建新线程处理新任务 |
| 线程数量大于等于 maximumPoolSize，且 workQueue 已满 | 则使用拒绝策略处理新任务 |
简化一下上面的规则：
| 序号 | 条件 | 动作 |
|---|---|---|
| 1 | 线程数 < corePoolSize | 创建新线程 |
| 2 | 线程数 ≥ corePoolSize，且 workQueue 未满 | 缓存新任务 |
| 3 | corePoolSize ≤ 线程数 ＜ maximumPoolSize，且 workQueue 已满 | 创建新线程 |
| 4 | 线程数 ≥ maximumPoolSize，且 workQueue 已满 | 使用拒绝策略处理 |
《Android开发艺术探索》一书中建议：a. 核心线程数等于CPU核心数+1； b. 线程池的最大线程数等于CPU的核心数的2倍+1； c. 核心线程无超时机制，分核心线程的闲置时间为4秒； d. 任务队列的容量为128.
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线程资源回收策略
考虑到系统资源是有限的，对于线程池超出 corePoolSize 数量的空闲线程应进行回收操作。进行此操作存在一个问题，即回收时机。目前的实现方式是当线程空闲时间超过 keepAliveTime 后，进行回收。除了核心线程数之外的线程可以进行回收，核心线程内的空闲线程也可以进行回收。回收的前提是allowCoreThreadTimeOut属性被设置为 true，通过public void allowCoreThreadTimeOut(boolean) 方法可以设置属性值。
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排队策略
如上面线程创建规则所说的，当线程数量大于等于corePoolSize， workQueue未满时，则缓存新任务。这里要考虑使用什么类型的容器缓存新任务，通过 JDK 文档介绍，我们可知道有3种类型的容器可供使用，分别是同步队列， 有界队列和无界队列。对于有优先级的任务，这里还可以增加 优先级队列。以上所介绍的4种类型的队列，对应的实现类如下：
| 实现类 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| SynchronousQueue | 同步队列 | 该队列不存储元素，每个插入操作必须等待另一个线程调用移除操作，否则插入操作会一直阻塞 |
| ArrayBlockingQueue | 有界队列 | 基于数组的阻塞队列，按照 FIFO 原则对元素进行排序 |
| LinkedBlockingQueue | 无界队列 | 基于链表的阻塞队列，按照 FIFO 原则对元素进行排序 |
| PriorityBlockingQueue | 优先级队列 | 具有优先级的阻塞队列 |
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拒绝策略
如上线程创建规则策略中所说，当线程数量大于等于 maximumPoolSize，且 workQueue 已满，或者是当前线程池被关闭了则使用拒绝策略处理新任务。Java 线程池提供了4种拒绝策略实现类， 如下：
| 实现类 | 说明 |
|---|---|
| AbortPolicy | 丢弃新任务，并抛出 RejectedExecutionException |
| DiscardPolicy | 不做任何操作，直接丢弃新任务 |
| DiscardOldestPolicy | 丢弃队列列首的元素，并执行新任务 |
| CallerRunsPolicy | 会在线程池当前正在运行的Thread线程池中处理被拒绝的任务 |
以上4个拒绝策略中，AbortPolicy 是线程池实现类所使用的默认策略。我们也可以通过方法：
public void setRejectedExecutionHandler(RejectedExecutionHandler handler)修改线程池的拒绝策略。
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线程池中的线程是如何创建的
在线程池的实现上，线程的创建是通过线程工厂接口ThreadFactory的实现类来完成的。默认情况下，线程池使用 Executors.defaultThreadFactory()方法返回的线程工厂实现类。当然，我们也可以通过方法：
public void setThreadFactory(ThreadFactory threadFactory)进行动态修改线程的创建。具体细节可以参考具体细节可以参考Executors.defaultThreadFactory()的实现。
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线程池的线程是如何实现复用的
在线程池中，线程的复用是线程池的关键所在。这就要求线程在执行完一个任务后，不能立即退出。对应到具体实现上，工作线程在执行完一个任务后，会再次到任务队列获取新的任务。如果任务队列中没有任务，且 keepAliveTime 也未被设置，工作线程则会被一致阻塞下去。通过这种方式即可实现线程复用。
说完原理，再来看看线程的创建和复用的相关代码（基于 JDK 1.8），如下：
+----ThreadPoolExecutor.Worker.javaWorker(Runnable firstTask) { setState(-1); this.firstTask = firstTask; // 调用线程工厂创建线程 this.thread = getThreadFactory().newThread(this);}// Worker 实现了 Runnable 接口public void run() { runWorker(this);}+----ThreadPoolExecutor.javafinal void runWorker(Worker w) { Thread wt = Thread.currentThread(); Runnable task = w.firstTask; w.firstTask = null; w.unlock(); boolean completedAbruptly = true; try { // 循环从任务队列中获取新任务 while (task != null || (task = getTask()) != null) { w.lock(); // If pool is stopping, ensure thread is interrupted; // if not, ensure thread is not interrupted. This // requires a recheck in second case to deal with // shutdownNow race while clearing interrupt if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) || (Thread.interrupted() && runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) && !wt.isInterrupted()) wt.interrupt(); try { beforeExecute(wt, task); Throwable thrown = null; try { // 执行新任务 task.run(); } catch (RuntimeException x) { thrown = x; throw x; } catch (Error x) { thrown = x; throw x; } catch (Throwable x) { thrown = x; throw new Error(x); } finally { afterExecute(task, thrown); } } finally { task = null; w.completedTasks++; w.unlock(); } } completedAbruptly = false; } finally { // 线程退出后，进行后续处理 processWorkerExit(w, completedAbruptly); }} -
提交任务
有两种提交任务的方式execute(Runnable command)和 submit(Runnable task)。而他们的区别是什么呢？
AbstractExecutorService.javapublic Future<?> submit(Runnable task) { if (task == null) throw new NullPointerException(); // 创建任务 RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null); // 提交任务 execute(ftask); return ftask;}最直观的是execute(Runnable command)没有返回值，而 submit(Runnable task)返回一个Future。从源码上看submit(Runnable task)最终也是执行了 execute(Runnable command)。但是具体是啥区别？
submit在执行过程中与execute不一样，不会抛出异常而是把异常保存在成员变量中，在FutureTask.get阻塞获取的时候再把异常抛出来。通过Future可以很轻易地获得任务的执行情况，比如是否执行完成、是否被取消、是否异常等等。
+---- ThreadPoolExecutor.javapublic void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); int c = ctl.get(); // 如果工作线程数量 < 核心线程数，则创建新线程 if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { // 添加工作者对象 if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } // 缓存任务，如果队列已满，则 offer 方法返回 false。否则，offer 返回 true if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { int recheck = ctl.get(); if (! isRunning(recheck) && remove(command)) reject(command); else if (workerCountOf(recheck) == 0) addWorker(null, false); } // 添加工作者对象，并在 addWorker 方法中检测线程数是否小于最大线程数 else if (!addWorker(command, false)) // 线程数 >= 最大线程数，使用拒绝策略处理任务 reject(command);}private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) { retry: for (;;) { int c = ctl.get(); int rs = runStateOf(c); // Check if queue empty only if necessary. if (rs >= SHUTDOWN && ! (rs == SHUTDOWN && firstTask == null && ! workQueue.isEmpty())) return false; for (;;) { int wc = workerCountOf(c); // 检测工作线程数与核心线程数或最大线程数的关系 if (wc >= CAPACITY || wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize)) return false; if (compareAndIncrementWorkerCount(c)) break retry; c = ctl.get(); // Re-read ctl if (runStateOf(c) != rs) continue retry; // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop } } boolean workerStarted = false; boolean workerAdded = false; Worker w = null; try { // 创建工作者对象，细节参考上一节所贴代码 w = new Worker(firstTask); final Thread t = w.thread; if (t != null) { final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; mainLock.lock(); try { int rs = runStateOf(ctl.get()); if (rs < SHUTDOWN || (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) { if (t.isAlive()) // precheck that t is startable throw new IllegalThreadStateException(); // 将 worker 对象添加到 workers 集合中 workers.add(w); int s = workers.size(); // 更新 largestPoolSize 属性 if (s > largestPoolSize) largestPoolSize = s; workerAdded = true; } } finally { mainLock.unlock(); } if (workerAdded) { // 开始执行任务 t.start(); workerStarted = true; } } } finally { if (! workerStarted) addWorkerFailed(w); } return workerStarted;}代码略多，不过结合线程的创建策略和拒绝策略加上注释，理解主逻辑应该不难。
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关闭线程池
我们可以通过shutdown和 shutdownNow两个方法关闭线程池。两个方法的区别在于，shutdown 会将线程池的状态设置为SHUTDOWN，同时该方法还会中断空闲线程。shutdownNow 则会将线程池状态设置为STOP，并尝试中断所有的线程。中断线程使用的是 Thread.interrupt方法，未响应中断方法的任务是无法被中断的。最后，shutdownNow
方法会将未执行的任务全部返回。
调用 shutdown 和 shutdownNow 方法关闭线程池后，就不能再向线程池提交新任务了。对于处于关闭状态的线程池，会使用拒绝策略处理新提交的任务。
Android中的几种线程池
一般情况下，我们并不直接使用 ThreadPoolExecutor 类创建线程池，而是通过 Executors 工具类去构建线程池。通过 Executors 工具类，我们可以构造5中不同的线程池。下面通过一个表格简单介绍一下几种线程池，如下：
| 静态构造方法 | 说明 |
|---|---|
| newFixedThreadPool(int nThreads) | 构建包含固定线程数的线程池，默认情况下，空闲线程不会被回收 |
| newCachedThreadPool() | 构建线程数不定的线程池，线程数量随任务量变动，空闲线程存活时间超过60秒后会被回收 |
| newSingleThreadExecutor() | 构建线程数为1的线程池，等价于 newFixedThreadPool(1) 所构造出的线程池 |
| newScheduledThreadPool(int corePoolSize) | 构建核心线程数为 corePoolSize，可执行定时任务的线程池 |
| newSingleThreadScheduledExecutor() | 等价于 newScheduledThreadPool(1) |
阿里巴巴Android开发手册对线程池使用的建议
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【推荐】ThreadPoolExecutor 设置线程存活时间(setKeepAliveTime)，确保空闲时线程能被释放。
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【强制】线程池不允许使用Executors 去创建，而是通过ThreadPoolExecutor 的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。 说明： Executors 返回的线程池对象的弊端如下： 1) FixedThreadPool 和SingleThreadPool ：允许的请求队列长度为Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致OOM；2) CachedThreadPool 和ScheduledThreadPool ：允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致OOM。
正例：int NUMBER_OF_CORES = Runtime.getRuntime().availableProcessors();int KEEP_ALIVE_TIME = 1;TimeUnit KEEP_ALIVE_TIME_UNIT = TimeUnit.SECONDS;BlockingQueue<Runnable> taskQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>();ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(NUMBER_OF_CORES,NUMBER_OF_CORES*2, KEEP_ALIVE_TIME, KEEP_ALIVE_TIME_UNIT,taskQueue, new BackgroundThreadFactory(), new DefaultRejectedExecutionHandler());反例：ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();如需要阿里巴巴Android开发手册规范的同学可扫码关注，留言索要。谢谢
