深入学习Java线程池

ycf
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小知识，大挑战！本文正在参与“程序员必备小知识”创作活动 在之前，我们都是通过new Thread来创建一个线程，由于线程的创建和销毁都需要消耗一定的CPU资源，所以在高并发下这种创建线程的方式将严重影响代码执行效率。而线程池的作用就是让一个线程执行结束后不马上销毁，继续执行新的任务，这样就节省了不断创建线程和销毁线程的开销。

ThreadPoolExecutor

创建Java线程池最为核心的类为ThreadPoolExecutor：

jpool01.png

它提供了四种构造函数来创建线程池，其中最为核心的构造函数如下所示：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,     // 核心线程数
                          int maximumPoolSize,  // 最大线程个数
                          long keepAliveTime,   // 等待时间
                          TimeUnit unit,        // 等待时间单位
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 工作队列
                          ThreadFactory threadFactory,       // 线程创建工厂
                          RejectedExecutionHandler handler)  // 拒绝策略

这7个参数的含义如下：

  1. corePoolSize 线程池核心线程数。即线程池中保留的线程个数，即使这些线程是空闲的，也不会被销毁，除非通过ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut(true)方法开启了核心线程的超时策略；
  2. maximumPoolSize 线程池中允许的最大线程个数；
  3. keepAliveTime 用于设置那些超出核心线程数量的线程的最大等待时间，超过这个时间还没有新任务的话，超出的线程将被销毁；
  4. unit 超时时间单位；
  5. workQueue 线程队列。用于保存通过execute方法提交的，等待被执行的任务；
  6. threadFactory 线程创建工厂，即指定怎样创建线程；
  7. handler 拒绝策略。即指定当线程提交的数量超出了maximumPoolSize后，该使用什么策略处理超出的线程。

在通过这个构造方法创建线程池的时候，这几个参数必须满足以下条件，否则将抛出IllegalArgumentException异常：

  1. corePoolSize不能小于0；
  2. keepAliveTime不能小于0；
  3. maximumPoolSize 不能小于等于0；
  4. maximumPoolSize不能小于corePoolSize；

此外，workQueue、threadFactory和handler不能为null，否则将抛出空指针异常。

下面举些例子来深入理解这几个参数的含义。

使用上面的构造方法创建一个线程池：

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                1, 2, 10,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(1), 
    			(ThreadFactory) Thread::new,
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
System.out.println("线程池创建完毕");

int activeCount = -1;
int queueSize = -1;
while (true) {
    if (activeCount != threadPoolExecutor.getActiveCount()
            || queueSize != threadPoolExecutor.getQueue().size()) {
        System.out.println("活跃线程个数 " + threadPoolExecutor.getActiveCount());
        System.out.println("核心线程个数 " + threadPoolExecutor.getCorePoolSize());
        System.out.println("队列线程个数 " + threadPoolExecutor.getQueue().size());
        System.out.println("最大线程数 " + threadPoolExecutor.getMaximumPoolSize());
        System.out.println("------------------------------------");
        activeCount = threadPoolExecutor.getActiveCount();
        queueSize = threadPoolExecutor.getQueue().size();
    }
}

上面的代码创建了一个核心线程数量为1，允许最大线程数量为2，最大活跃时间为10秒，线程队列长度为1的线程池。

假如我们通过execute方法向线程池提交1个任务，看看结果如何：

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                1, 2, 10,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(1), (ThreadFactory) Thread::new,
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
System.out.println("线程池创建完毕");

threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(100));

int activeCount = -1;
int queueSize = -1;
while (true) {
    if (activeCount != threadPoolExecutor.getActiveCount()
            || queueSize != threadPoolExecutor.getQueue().size()) {
        System.out.println("活跃线程个数 " + threadPoolExecutor.getActiveCount());
        System.out.println("核心线程个数 " + threadPoolExecutor.getCorePoolSize());
        System.out.println("队列线程个数 " + threadPoolExecutor.getQueue().size());
        System.out.println("最大线程数 " + threadPoolExecutor.getMaximumPoolSize());
        System.out.println("------------------------------------");
        activeCount = threadPoolExecutor.getActiveCount();
        queueSize = threadPoolExecutor.getQueue().size();
    }
}

ThreadPoolExecutor的execute和submit方法都可以向线程池提交任务，区别是，submit方法能够返回执行结果，返回值类型为Future。

sleep方法代码：

private static void sleep(long value) {
    try {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程执行sleep方法");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(value);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

jpool02.png

线程池核心线程数量为1，通过execute提交了一个任务后，由于核心线程是空闲的，所以任务被执行了。由于这个任务的逻辑是休眠100秒，所以在这100秒内，线程池的活跃线程数量为1。此外，因为提交的任务被核心线程执行了，所以并没有线程需要被放到线程队列里等待，线程队列长度为0。

假如我们通过execute方法向线程池提交2个任务，看看结果如何：

threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(100));
threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(100));

jpool03.png

线程池核心线程数量为1，通过execute提交了2个任务后，一开始核心线程是空闲的，Thread-0被执行。由于这个任务的逻辑是休眠100秒，所以在这100秒内，线程池的活跃线程数量为1。因为核心线程数量为1，所以另外一个任务在这100秒内不能被执行，于是被放到线程队列里等待，线程队列长度为1。

假如我们通过execute方法向线程池提交3个任务，看看结果如何：

threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(100));
threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(100));
threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(100));

jpool04.png

这三个任务都是休眠100秒，所以核心线程池中第一个任务正在被执行，第二个任务被放入到了线程队列。而当第三个任务被提交进来时，线程队列满了（我们定义的长度为1），由于该线程池允许的最大线程数量为2，所以线程池还可以再创建一个线程来执行另外一个任务，于是乎之前在线程队列里的线程被取出执行（FIFO），第三个任务被放入到了线程队列。

改变第二个和第三个任务的睡眠时间，观察输出：

threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(100));
threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(5));
threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(5));

jpool05.png

第二个任务提交5秒后，任务执行完毕，所以线程队列里的任务被执行，于是队列线程个数为0，活跃线程数量为2（第一个和第三个任务）。再过5秒后，第三个任务执行完毕，于是活跃线程数量为1（第一个100秒还没执行完毕）。

在第三个任务结束的瞬间，我们观察线程快照:

jpool06.png

可以看到，线程池中有两个线程，Thread-0在执行第一个任务（休眠100秒，还没结束），Thread-1执行完第三个任务后并没有马上被销毁。过段时间后（10秒钟后）再观察线程快照:

可以看到，Thread-1这个线程被销毁了，因为我们在创建线程池的时候，指定keepAliveTime 为10秒，10秒后，超出核心线程池线程外的那些线程将被销毁。

jpool07.png 假如一次性提交4个任务，看看会怎样：

threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(100));
threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(100));
threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(100));
threadPoolExecutor.execute(() -> sleep(100));

jpool08.png

因为我们设置的拒绝策略为AbortPolicy，所以最后提交的那个任务直接被拒绝了。更多拒绝策略下面会介绍到。

关闭线程池

线程池包含以下几个状态：

jpool09.png

当线程池中所有任务都处理完毕后，线程并不会自己关闭。我们可以通过调用shutdown和shutdownNow方法来关闭线程池。两者的区别在于：

  1. shutdown方法将线程池置为shutdown状态，拒绝新的任务提交，但线程池并不会马上关闭，而是等待所有正在执行的和线程队列里的任务都执行完毕后，线程池才会被关闭。所以这个方法是平滑的关闭线程池。
  2. shutdownNow方法将线程池置为stop状态，拒绝新的任务提交，中断正在执行的那些任务，并且清除线程队列里的任务并返回。所以这个方法是比较“暴力”的。

举两个例子观察下两者的区别：

shutdown例子:

public static void main(String[] args) {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            2, 4, 10,
            TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(2), (ThreadFactory) Thread::new,
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

    threadPoolExecutor.execute(new shortTask());
    threadPoolExecutor.execute(new longTask());
    threadPoolExecutor.execute(new longTask());
    threadPoolExecutor.execute(new shortTask());

    threadPoolExecutor.shutdown();
    System.out.println("已经执行了线程池shutdown方法");
}

static class shortTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行shortTask完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("shortTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

static class longTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行longTask完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("longTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

启动程序，控制台输出如下：

jpool10.png 可以看到，虽然在任务都被提交后马上执行了shutdown方法，但是并不会马上关闭线程池，而是等待所有被提交的任务都执行完了才关闭。

shutdownNow例子：

public static void main(String[] args) {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            2, 4, 10,
            TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(2), (ThreadFactory) Thread::new,
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

    threadPoolExecutor.execute(new shortTask());
    threadPoolExecutor.execute(new longTask());
    threadPoolExecutor.execute(new longTask());
    threadPoolExecutor.execute(new shortTask());

    List<Runnable> runnables = threadPoolExecutor.shutdownNow(); // 马上关闭，并返回还未被执行的任务
    System.out.println(runnables);

    System.out.println("已经执行了线程池shutdownNow方法");
}

static class shortTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行shortTask完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("shortTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

static class longTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行longTask完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("longTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

启动程序，控制台输出如下：

jpool11.png

可以看到，在执行shutdownNow方法后，线程池马上就被关闭了，正在执行中的两个任务被打断，并且返回了线程队列中等待被执行的两个任务。

通过上面两个例子我们还可以看到shutdown和shutdownNow方法都不是阻塞的。常与shutdown搭配的方法有awaitTermination。

awaitTermination方法接收timeout和TimeUnit两个参数，用于设定超时时间及单位。当等待超过设定时间时，会监测ExecutorService是否已经关闭，若关闭则返回true，否则返回false。该方法是阻塞的：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            2, 4, 10,
            TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(2), (ThreadFactory) Thread::new,
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

    threadPoolExecutor.execute(new shortTask());
    threadPoolExecutor.execute(new longTask());
    threadPoolExecutor.execute(new longTask());
    threadPoolExecutor.execute(new shortTask());

    threadPoolExecutor.shutdown();
    boolean isShutdown = threadPoolExecutor.awaitTermination(3, TimeUnit.SECONDS);
    if (isShutdown) {
        System.out.println("线程池在3秒内成功关闭");
    } else {
        System.out.println("等了3秒还没关闭，不等了╰（‵□′）╯");
    }
    System.out.println("------------");
}

static class shortTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行shortTask完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("shortTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

static class longTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行longTask完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("longTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

启动程序输出如下：

jpool12.png

4大拒绝策略

当线程池无法再接收新的任务的时候，可采取如下四种策略：

jpool13.png

CallerRunsPolicy

CallerRunsPolicy策略：由调用线程处理该任务：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            2, 3, 10,
            TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(1), (ThreadFactory) Thread::new,
            new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

    threadPoolExecutor.execute(new shortTask("任务1"));
    threadPoolExecutor.execute(new longTask("任务2"));
    threadPoolExecutor.execute(new longTask("任务3"));
    threadPoolExecutor.execute(new shortTask("任务4"));
    threadPoolExecutor.execute(new shortTask("任务5"));

    threadPoolExecutor.shutdown();
}

static class shortTask implements Runnable {
    private String name;

    public shortTask(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行shortTask-name-" + name + "完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("shortTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

static class longTask implements Runnable {
    private String name;

    public longTask(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行longTask-name-" + name + "完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("longTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

上面的线程池最多只能一次性提交4个任务，第5个任务提交后会被拒绝策略处理。启动程序输出如下：

jpool14.png

可以看到，第5个提交的任务由调用线程（即main线程）处理该任务。

AbortPolicy

AbortPolicy策略：丢弃任务，并抛出RejectedExecutionException异常。前面的例子就是使用该策略，所以不再演示。

DiscardOldestPolicy

DiscardOldestPolicy策略：丢弃最早被放入到线程队列的任务，将新提交的任务放入到线程队列末端：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            2, 3, 10,
            TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(1), (ThreadFactory) Thread::new,
            new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());

    threadPoolExecutor.execute(new shortTask("任务1"));
    threadPoolExecutor.execute(new longTask("任务2"));
    threadPoolExecutor.execute(new longTask("任务3"));
    threadPoolExecutor.execute(new shortTask("任务4"));
    threadPoolExecutor.execute(new shortTask("任务5"));

    threadPoolExecutor.shutdown();
}

static class shortTask implements Runnable {

    private String name;

    public shortTask(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行shortTask-name-" + name + "完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("shortTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

static class longTask implements Runnable {

    private String name;

    public longTask(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行longTask-name-" + name + "完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("longTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

启动程序输出如下： jpool15.png 可以看到最后提交的任务被执行了，而第3个任务是第一个被放到线程队列的任务，被丢弃了。

DiscardPolicy

DiscardPolicy策略：直接丢弃新的任务，不抛异常：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            2, 3, 10,
            TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(1), (ThreadFactory) Thread::new,
            new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());

    threadPoolExecutor.execute(new shortTask("任务1"));
    threadPoolExecutor.execute(new longTask("任务2"));
    threadPoolExecutor.execute(new longTask("任务3"));
    threadPoolExecutor.execute(new shortTask("任务4"));
    threadPoolExecutor.execute(new shortTask("任务5"));

    threadPoolExecutor.shutdown();
}

static class shortTask implements Runnable {

    private String name;

    public shortTask(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行shortTask-name-" + name + "完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("shortTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

static class longTask implements Runnable {

    private String name;

    public longTask(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行longTask-name-" + name + "完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("longTask执行过程中被打断" + e.getMessage());
        }
    }
}

启动程序，输出如下：

jpool16.png

第5个任务直接被拒绝丢弃了，而没有抛出任何异常。

线程池工厂方法

除了使用ThreadPoolExecutor的构造方法创建线程池外，我们也可以使用Executors提供的工厂方法来创建不同类型的线程池：

jpool17.png

newFixedThreadPool

查看newFixedThreadPool方法源码：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

可以看到，通过newFixedThreadPool创建的是一个固定大小的线程池，大小由nThreads参数指定，它具有如下几个特点:

  1. 因为corePoolSize和maximumPoolSize的值都为nThreads，所以线程池中线程数量永远等于nThreads，不可能新建除了核心线程数的线程来处理任务，即keepAliveTime实际上在这里是无效的。
  2. LinkedBlockingQueue是一个无界队列（最大长度为Integer.MAX_VALUE），所以这个线程池理论是可以无限的接收新的任务，这就是为什么上面没有指定拒绝策略的原因。

newCachedThreadPool

查看newCachedThreadPool方法源码：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

这是一个理论上无限大小的线程池：

  1. 核心线程数为0，SynchronousQueue队列是没有长度的队列，所以当有新的任务提交，如果有空闲的还未超时的（最大空闲时间60秒）线程则执行该任务，否则新增一个线程来处理该任务。
  2. 因为线程数量没有限制，理论上可以接收无限个新任务，所以这里也没有指定拒绝策略。

newSingleThreadExecutor

查看newSingleThreadExecutor源码：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
  1. 核心线程数和最大线程数都为1，每次只能有一个线程处理任务。
  2. LinkedBlockingQueue队列可以接收无限个新任务。

newScheduledThreadPool

查看newScheduledThreadPool源码：

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
......

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}

所以newScheduledThreadPool理论是也是可以接收无限个任务，DelayedWorkQueue也是一个无界队列。

使用newScheduledThreadPool创建的线程池除了可以处理普通的Runnable任务外，它还具有调度的功能：

1.延迟指定时间后执行：

ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(1);
// 延迟5秒执行
executorService.schedule(() -> System.out.println("hello"), 5, TimeUnit.SECONDS);

2.按指定的速率执行：

ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(1);
// 延迟1秒执行，然后每5秒执行一次
executorService.scheduleAtFixedRate(
        () -> System.out.println(LocalTime.now()), 1, 5, TimeUnit.SECONDS
);

jpool18.png 3.按指定的时延执行：

ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(1);
executorService.scheduleWithFixedDelay(
        () -> System.out.println(LocalTime.now()), 1, 5, TimeUnit.SECONDS
);

jpool19.png

乍一看，scheduleAtFixedRate和scheduleWithFixedDelay没啥区别，实际它们还是有区别的：

  • scheduleAtFixedRate按照固定速率执行任务，比如每5秒执行一个任务，即使上一个任务没有结束，5秒后也会开始处理新的任务；
  • scheduleWithFixedDelay按照固定的时延处理任务，比如每延迟5秒执行一个任务，无论上一个任务处理了1秒，1分钟还是1小时，下一个任务总是在上一个任务执行完毕后5秒钟后开始执行。

对于这些线程池工厂方法的使用，阿里巴巴编程规程指出：

jpool20.png

因为这几个线程池理论是都可以接收无限个任务，所以这就有内存溢出的风险。实际上只要我们掌握了ThreadPoolExecutor构造函数7个参数的含义，我们就可以根据不同的业务来创建出符合需求的线程池。一般线程池的创建可以参考如下规则：

  • IO密集型任务：IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，应该配置尽可能多的线程，线程池线程数量推荐设置为2 * CPU核心数；对于IO密集型任务，网络上也有另一种线程池数量计算公式：CPU核心数/(1 - 阻塞系数)，阻塞系数取值0.8~0.9，至于这两种公式使用哪一个，可以根据实际环境测试比较得出；
  • 计算密集型任务：此类型需要CPU的大量运算，所以尽可能的去压榨CPU资源，线程池线程数量推荐设置为CPU核心数 + 1。

CPU核心数可以使用Runtime获得：

Runtime.getRuntime().availableProcessors()

一些API的用法

ThreadPoolExecutor提供了几个判断线程池状态的方法：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            1, 2, 5, TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(1), (ThreadFactory) Thread::new,
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
    );

    threadPoolExecutor.execute(() -> {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });

    threadPoolExecutor.shutdown();
    System.out.println("线程池为shutdown状态：" + threadPoolExecutor.isShutdown());
    System.out.println("线程池正在关闭：" + threadPoolExecutor.isTerminating());
    System.out.println("线程池已经关闭：" + threadPoolExecutor.isTerminated());
    threadPoolExecutor.awaitTermination(6, TimeUnit.SECONDS);
    System.out.println("线程池已经关闭" + threadPoolExecutor.isTerminated());
}

程序输出如下：

jpool21.png 前面我们提到，线程池核心线程即使是空闲状态也不会被销毁，除非使用allowCoreThreadTimeOut设置了允许核心线程超时：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
       ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
               1, 2, 3, TimeUnit.SECONDS,
               new ArrayBlockingQueue<>(1), (ThreadFactory) Thread::new,
               new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
       );
       threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
       threadPoolExecutor.execute(() -> {
           try {
               TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
               System.out.println("任务执行完毕");
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
       });
   }

程序输出如下所示：

jpool22.gif 5秒后任务执行完毕，核心线程处于空闲的状态。因为通过allowCoreThreadTimeOut方法设置了允许核心线程超时，所以3秒后（keepAliveTime设置为3秒），核心线程被销毁。核心线程被销毁后，线程池也就没有作用了，于是就自动关闭了。

值得注意的是，如果一个线程池调用了allowCoreThreadTimeOut(true)方法，那么它的keepAliveTime不能为0。

ThreadPoolExecutor提供了一remove方法，查看其源码：

public boolean remove(Runnable task) {
    boolean removed = workQueue.remove(task);
    tryTerminate(); // In case SHUTDOWN and now empty
    return removed;
}

可看到，它删除的是线程队列中的任务，而非正在被执行的任务。举个例子：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            1, 2, 3, TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(1), (ThreadFactory) Thread::new,
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
    );
    threadPoolExecutor.execute(() -> {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            System.out.println("任务执行完毕");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });

    Runnable r = () -> System.out.println("看看我是否会被删除");
    threadPoolExecutor.execute(r);
    threadPoolExecutor.remove(r);

    threadPoolExecutor.shutdown();
}

执行程序，输出如下：

jpool23.png 可看到任务并没有被执行，已经被删除，因为唯一一个核心线程已经在执行任务了，所以后提交的这个任务被放到了线程队列里，然后通过remove方法删除。

默认情况下，只有当往线程池里提交了任务后，线程池才会启动核心线程处理任务。我们可以通过调用prestartCoreThread方法，让核心线程即使没有任务提交，也处于等待执行任务的活跃状态：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            2, 2, 3, TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(1), (ThreadFactory) Thread::new,
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
    );
    System.out.println("活跃线程数: " + threadPoolExecutor.getActiveCount());
    threadPoolExecutor.prestartCoreThread();
    System.out.println("活跃线程数: " + threadPoolExecutor.getActiveCount());
    threadPoolExecutor.prestartCoreThread();
    System.out.println("活跃线程数: " + threadPoolExecutor.getActiveCount());
    threadPoolExecutor.prestartCoreThread();
    System.out.println("活跃线程数: " + threadPoolExecutor.getActiveCount());
}

程序输出如下所示：

jpool24.png 该方法返回boolean类型值，如果所以核心线程都启动了，返回false，反之返回true。

还有一个和它类似的prestartAllCoreThreads方法，它的作用是一次性启动所有核心线程，让其处于活跃地等待执行任务的状态。

ThreadPoolExecutor的invokeAny方法用于随机执行任务集合中的某个任务，并返回执行结果，该方法是同步方法：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            2, 5, 3, TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(1), (ThreadFactory) Thread::new,
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
    );

    // 任务集合
    List<Callable<Integer>> tasks = IntStream.range(0, 4).boxed().map(i -> (Callable<Integer>) () -> {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(ThreadLocalRandom.current().nextInt(5));
        return i;
    }).collect(Collectors.toList());
    // 随机执行结果
    Integer result = threadPoolExecutor.invokeAny(tasks);
    System.out.println("-------------------");
    System.out.println(result);
    threadPoolExecutor.shutdownNow();
}

启动程序，输出如下：

jpool25.png ThreadPoolExecutor的invokeAll则是执行任务集合中的所有任务，返回Future集合：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
            2, 5, 3, TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<>(1), (ThreadFactory) Thread::new,
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
    );

    List<Callable<Integer>> tasks = IntStream.range(0, 4).boxed().map(i -> (Callable<Integer>) () -> {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(ThreadLocalRandom.current().nextInt(5));
        return i;
    }).collect(Collectors.toList());

    List<Future<Integer>> futureList = threadPoolExecutor.invokeAll(tasks);
    futureList.stream().map(f->{
        try {
            return f.get();
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
           return null;
        }
    }).forEach(System.out::println);

    threadPoolExecutor.shutdownNow();
}

输出如下：

jpool26.png 总结下这些方法：

方法描述
allowCoreThreadTimeOut(boolean value)是否允许核心线程空闲后超时，是的话超时后核心线程将销毁，线程池自动关闭
awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)阻塞当前线程，等待线程池关闭，timeout用于指定等待时间。
execute(Runnable command)向线程池提交任务，没有返回值
submit(Runnable task)向线程池提交任务，返回Future
isShutdown()判断线程池是否为shutdown状态
isTerminating()判断线程池是否正在关闭
isTerminated()判断线程池是否已经关闭
remove(Runnable task)移除线程队列中的指定任务
prestartCoreThread()提前让一个核心线程处于活跃状态，等待执行任务
prestartAllCoreThreads()提前让所有核心线程处于活跃状态，等待执行任务
getActiveCount()获取线程池活跃线程数
getCorePoolSize()获取线程池核心线程数
threadPoolExecutor.getQueue()获取线程池线程队列
getMaximumPoolSize()获取线程池最大线程数
shutdown()让线程池处于shutdown状态，不再接收任务，等待所有正在运行中的任务结束后，关闭线程池。
shutdownNow()让线程池处于stop状态，不再接受任务，尝试打断正在运行中的任务，并关闭线程池，返回线程队列中的任务。
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