线程池简介
线程池（Thread Pool）是一种基于池化思想管理线程的工具，经常出现在多线程服务器中，如MySQL。
线程过多会带来额外的开销，其中包括创建销毁线程的开销、调度线程的开销等等，同时也降低了计算机的整体性能。线程池维护多个线程，等待监督管理者分配可并发执行的任务。这种做法，一方面避免了处理任务时创建销毁线程开销的代价，另一方面避免了线程数量膨胀导致的过分调度问题，保证了对内核的充分利用。
而本文描述线程池是JDK中提供的ThreadPoolExecutor类。
当然，使用线程池可以带来一系列好处：
- 降低资源消耗：通过池化技术重复利用已创建的线程，降低线程创建和销毁造成的损耗。
- 提高响应速度：任务到达时，无需等待线程创建即可立即执行。
- 提高线程的可管理性：线程是稀缺资源，如果无限制创建，不仅会消耗系统资源，还会因为线程的不合理分布导致资源调度失衡，降低系统的稳定性。使用线程池可以进行统一的分配、调优和监控。
- 提供更多更强大的功能：线程池具备可拓展性，允许开发人员向其中增加更多的功能。比如延时定时线程池ScheduledThreadPoolExecutor，就允许任务延期执行或定期执行。
线程池解决的核心问题就是资源管理问题。在并发环境下，系统不能够确定在任意时刻中，有多少任务需要执行，有多少资源需要投入。这种不确定性将带来以下若干问题：
- 频繁申请/销毁资源和调度资源，将带来额外的消耗，可能会非常巨大。
- 对资源无限申请缺少抑制手段，易引发系统资源耗尽的风险。
- 系统无法合理管理内部的资源分布，会降低系统的稳定性。
为解决资源分配这个问题，线程池采用了“池化”（Pooling）思想。池化，顾名思义，是为了最大化收益并最小化风险，而将资源统一在一起管理的一种思想。
线程池的使用
public class Test {
static class Task implements Runnable{
private String name;
public Task(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("start task: " + name);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("end task: "+ name);
}
}
public static void main(String[] args) {
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
for (int i = 0; i < 6; i++){
es.execute(new Task("task" + i));
}
es.shutdown();
}
}
/*
执行结果
start task: task0
start task: task1
end task: task0
start task: task2
end task: task1
start task: task3
end task: task2
start task: task4
end task: task3
start task: task5
end task: task4
end task: task5
*/
线程池的核心参数
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核心线程数：核心线程会一直存活。当任务到来时核心线程才会被创建并初始化，当然也可以调用
prestartCoreThread/prestartAllCoreThreads方法让线程池一开始就创建核心线程。 -
线程池所能容纳的最大线程数：当活动线程数到达该数值后，后续的任务将会阻塞。
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非核心线程闲置超时时长：超过该时长，非核心线程会被回收。与下面的时间单位合并得到具体的时长。
-
指定时间单位：毫秒、秒、分等时间单位。
-
任务队列：通过线程池的
execute()方法提交的Runnable对象，将存储在该参数中。 -
线程工厂：为线程池创建新线程。
-
拒绝策略：如果线程池容纳不了新的任务，如何去处理这些任务的策略。
private volatile int corePoolSize; //核心线程数量
private int largestPoolSize; //最大线程总数
private volatile long keepAliveTime; //非核心线程的超时时长
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue; //任务队列
private volatile ThreadFactory threadFactory; //线程工厂
private volatile RejectedExecutionHandler handler;//拒绝策略
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
if (corePoolSize < 0 ||
maximumPoolSize <= 0 ||
maximumPoolSize < corePoolSize ||
keepAliveTime < 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
throw new NullPointerException();
this.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}
常见的几种线程池
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定长线程池：只有核心线程 & 不会被回收、线程数量固定、任务队列无大小限制（超出的线程任务会在队列中等待）；应用场景：控制线程最大并发数。
-
定时线程池：核心线程数量固定、非核心线程数量无限制（闲置时马上回收）；应用场景：执行定时 / 周期性 任务。
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可缓存线程池：只有非核心线程、线程数量不固定（可无限大）、灵活回收空闲线程（具备超时机制，全部回收时几乎不占系统资源）、新建线程（无线程可用时）、任何线程任务到来都会立刻执行，不需要等待；应用场景：执行大量、耗时少的线程任务。
-
单线程化线程池：只有一个核心线程（保证所有任务按照指定顺序在一个线程中执行，不需要处理线程同步的问题）。应用场景：不适合并发但可能引起IO阻塞性及影响UI线程响应的操作，如数据库操作，文件操作等。
任务的处理
当向线程池提交一个新任务时，会根据线程池的状态进行一系列的判断从而决定如何执行任务。任务的调度都是由execute方法完成的，这部分完成的工作是：检查现在线程池的运行状态、运行线程数、运行策略，决定接下来执行的流程，是直接申请线程执行，或是缓冲到队列中执行，亦或是直接拒绝该任务。其执行过程如下：
- 首先检测线程池运行状态，如果不是运行状态，则直接拒绝，线程池要保证在运行的状态下执行任务。
- 工作线程数＜核心线程数时，则创建并启动一个线程来执行新提交的任务。
- 工作线程数≥核心线程数时，且线程池内的阻塞队列未满，则将任务添加到该阻塞队列中。
- 核心线程数≤工作线程数＜最大线程数时，且线程池内的阻塞队列已满，则创建并启动一个线程来执行新提交的任务。
- 工作线程数≥最大线程数时，并且线程池内的阻塞队列已满, 则根据拒绝策略来处理该任务, 默认的处理方式是直接抛异常。
任务的缓冲
任务缓冲模块是线程池能够管理任务的核心部分。线程池的本质是对任务和线程的管理，而做到这一点最关键的思想就是将任务和线程两者解耦，不让两者直接关联，才可以做后续的分配工作。线程池中是以生产者消费者模式，通过一个阻塞队列来实现的。阻塞队列缓存任务，工作线程从阻塞队列中获取任务。
阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是：在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时，存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者也只从容器里拿元素。
下图中展示了线程1往阻塞队列中添加元素，而线程2从阻塞队列中移除元素：
使用不同的队列可以实现不一样的任务存取策略。在这里，我们可以再介绍下阻塞队列的成员：
任务的拒绝
任务拒绝模块是线程池的保护部分，线程池有一个最大的容量，当线程池的任务缓存队列已满，并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize时，就需要拒绝掉该任务，采取任务拒绝策略，保护线程池。
拒绝策略是一个接口，其设计如下：
public interface RejectedExecutionHandler {
void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor);
}
用户可以通过实现这个接口去定制拒绝策略，也可以选择JDK提供的四种已有拒绝策略，其特点如下：
参考资料：
