前言
在最近的面试中，线程池是一个经常会被问到的点，所以今天来把线程池相关的知识详细的整理下。
什么是线程池？
线程池其实就是一个管理线程的池子，它可以帮我们创建、维护、销毁线程，类似于数据库连接池，在我们有任务需要执行时，我们不需要去手动的创建一个线程来执行这个任务，而是将任务交给线程池，由线程池内维护的线程来对任务进行处理。
为什么要用线程池？
- 线程的创建（需要开辟栈空间等操作）、销毁都需要浪费很多cPU资源，如果我们每个任务都重新创建线程，就会浪费大量资源，而引入线程池之后，我们就可以让线程复用，即一个线程完成一个任务后，可以继续去完成其它任务，就可以节省CPU的开销（可以参考数据库连接池）。
- 引入线程池让我们在执行任务时不必再关心线程创建、销毁的过程，让代码更加简介且便于维护。
线程池的状态
我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池，其中会用一个原子整数来表示线程池的状态和当前存活的线程数量(高3位表示线程池状态，低29位表示当前存活线程数量）。
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
为什么要将两个信息存放到一个原子参数中？这是为了能让修改这两个信息只用一次原子操作就可以完成，保证了线程的安全性。
线程池分为以下状态：
线程池状态相关操作
- shutdown():线程池进入SHUTDOWN状态。
- shutdownNow():线程池进入STOP状态。
- tryTerminated():尝试终结线程池。
- isShutdown():只要线程池不是RUNNING状态就返回true。
- isTerminted():线程池是否处于TERMINATED状态。
- awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit):判断在？时间后，线程池是否处于TERMINATED状态。
线程池的七大核心参数
- int corePoolSize：核心线程数。
- int maximumPoolSize：最大线程数。
- long keepAliveTime：紧急线程最大空闲时间。
- TimeUnit unit：紧急线程最大空闲时间的时间单位。
- BlockingQueue<Runnable> workQueue：阻塞队列。
- ThreadFactory threadFactory：线程工厂，为线程池内的线程命名，使命名统一规范。
- RejectedExecutionHandler handler：拒绝策略。
核心线程和紧急线程
在线程池的七大核心参数里，有核心线程数和最大线程数，他们两个的差值（最大线程数-核心线程数）就是紧急线程数的数量。它们的区别主要是：
- 核心线程：在有新任务且无空闲核心线程时被创建（未超过核心线程数时），创建后除非线程池关闭或线程出现异常，否则不会被销毁。
- 紧急线程：在有新任务且阻塞队列已满时被创建（未超过最大线程数时），创建后会存活一段时间，若超过最大空闲时间后仍没有新的任务来被它执行，该线程就会被销毁。
阻塞队列
当线程池内创建的核心线程数达到上线时，若此时再来新的任务，就会将任务放到阻塞队列里，等到有线程执行完任务后，再从堵塞队列里拿新的任务。堵塞队列主要有以下几种类型：
- ArrayBlockingQueue：基于数组实现的有界队列。
- LinkedBlockingQueue：基于链表实现的无界队列。
- DelayQueue：一个任务定时周期的延迟执行的队列。根据指定的执行时间从小到大排序，否则根据插入到队列的先后排序。
- PriorityBlockingQueue：是具有优先级的无界阻塞队列。
- SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态。
拒绝策略
当阻塞队列已满且线程池内的线程数到达最大线程数时（均不空闲），这个时候再来新的任务就会触发拒绝策略。JDK主要提供了以下4中拒绝策略。
- AbortPolicy：让调用者抛出RejectExcutionException异常，这是默认策略。
- CallerRunsPolicy：让调用者运行任务。
- DiscardPolicy：放弃本次任务。
- DiscardOldestPloicy：放弃队列中最早的任务，本任务取而代之。
线程池的工作方式
- 当线程池刚被创建时，此时线程池内没有被创建的线程。
- 当任务到达时，若此时线程池内的线程数未达到核心线程数上限，且目前线程均处于工作状态，那么这时候线程池会为该任务创建一个新的核心线程来执行。等到该线程执行完该任务且没有新的任务时，这个线程不会被销毁。
- 当线程池内的核心线程数已到达上限（均在工作），且阻塞队列未满时，这时候新来的任务就会被放入堵塞队列里，等到有核心线程执行完任务后，就会到堵塞队列里拿新的任务来执行。
- 当线程池内的核心线程数已到达上限（均在工作），且阻塞队列已满时，此时若线程池内线程数未到达最大线程数，这时候线程池会创建一个紧急线程来处理该任务。当紧急线程执行完该任务后，会等待我们设置的最长空闲等待时间，若在该时间内有新的任务到来（依然满足堵塞队列已满的条件），这时候紧急线程就会去处理这个任务，若超过最大空闲等待时间仍没有新的任务，这个紧急线程就会被销毁掉。
- 当线程当线程池内的最大线程数已到达上限（均在工作），且阻塞队列已满时，这时候再来新的任务，就会触发拒绝策略。
线程池的常用方法
- execute():执行任务，无返回值。
- submit():执行任务，有返回值，通过Future接收。
- invokeAll():可执行任务列表中的所有任务，可带超时时间，超过该时间没有执行完的任务不再执行。
- invokeAll():提交任务列表中的所有任务，只要有一个任务执行成功就返回结果，然后停止其它所有任务。
常用线程池
JDK为了方便我们使用，为我们提供了一些默认的线程池（参数已经设置好），这里主要介绍以下四种：
NewFixThreadPool
固定大小的线程池，主要特征有：
- 核心线程数=最大线程数，无需设置最大空闲时间
- 无界阻塞队列
- 适应于任务量已知，相对耗时的任务
NewCachedThreadPool
带缓冲线程池，主要特征有：
- 核心线程数为0，最大线程数为Integer.MAX_VALUE，最大空闲时间为60s，即全部都是紧急线程且空闲60s后回收，紧急线程可以无限创建
- 队列采用了SynchronousQueue，它没有容量，必须有线程.来取时才能将任务放入，否则一直阻塞。
- 适合任务比较密集但执行时间较短
NewSingleThreadExecutor
单线程线程池，主要特征邮件：
- 核心线程数和最大线程数均为1，执行完毕线程不会释放
- 采用无界队列
- 与自己创建单线程相比，如果任务失败导致线程终止，线程池会重新拆改那就一个线程
- 与newFixedThreadPool(1)相比，其线程个数始终为1，不能修改，其采用了一个装饰器模式，对外暴露了ExecutorService接口，而没有暴露ThreadPoolExecutor对象（强转后修改线程数）。
- 适应于多个任务排队执行
newScheduledThreadPool
周期执行的线程池，主要特征有：
- 最大线程数为Integer.MAX_VALUE
- 阻塞队列是DelayedWorkQueue
- keepAliveTime为0
- scheduleAtFixedRate() ：按某种速率周期执行
- scheduleWithFixedDelay()：在某个延迟后执行
- 适应于周期性执行某个任务的场景。
如何选择合适的线程数？
在我们真正需要应用线程池时，该如何确定线程池的线程数是一个问题，如果线程数设置过大，可以能造成资源浪费，如果线程数设置过小，又会使线程不够用，造成堵塞队列过长或者任务大量被拒绝。在实际使用时，一般我们会采用以下规律：
- IO密集型：应该考虑更多的线程数和较小的堵塞队列，一般设置为2*CPU核心数。
这是因为线程在处理 I/O 的时间段内不会占用 CPU 来处理，这时就可以将 CPU 交出给其它线程使用。所以对于IO任务可以多分配写线程。
- CPU密集型：线程数量不宜过多，一般设置为CPU核心数+1,但会需要较长的队列做缓冲。
这是因为线程一定调度到某个 CPU 进行执行，如果任务本身是 CPU 绑定的任务，那么过多的线程只会增加线程切换的开销，并不能提升吞吐量
- 混合型：可以将任务进行分类，分成两个线程池来处理。
