Java中的线程池相关问题

陈奶思耐撕
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掘金日新计划 · 6 月更文挑战」的第8天

Java 中的线程池是如何实现的

创建一个阻塞队列来容纳任务，在第一次执行任务时创建足够多的线程，并处理任务，之后每个工作线程自动从任务队列中获取线程，直到任务队列中任务为0为止，此时线程处于等待状态，一旦有工作任务加入任务队列中，即刻唤醒工作线程进行处理，实现线程的可复用性。

线程池一般包括四个基本组成部分：

（1）线程池管理器

用于创建线程池，销毁线程池，添加新任务。

（2）工作线程

线程池中线程，可循环执行任务，在没有任务时处于等待状态。

（3）任务队列

用于存放没有处理的任务，一种缓存机制。

（4）任务接口

每个任务必须实现的接口，供工作线程调度任务的执行，主要规定了任务的开始和收尾工作，和任务的状态。

创建线程池的几个核心构造参数

// Java线程池的完整构造函数
public ThreadPoolExecutor(
        int corePoolSize, // 线程池长期维持的最小线程数，即使线程处于Idle状态，也不会回收。
        int maximumPoolSize, // 线程数的上限
        long keepAliveTime, // 线程最大生命周期。
        TimeUnit unit, //时间单位
        BlockingQueue<Runnable> workQueue, //任务队列。当线程池中的线程都处于运行状态，而此时任务数量继续增加，则需要一个容器来容纳这些任务，这就是任务队列。
        ThreadFactory threadFactory, // 线程工厂。定义如何启动一个线程，可以设置线程名称，并且可以确认是否是后台线程等。
        RejectedExecutionHandler handler // 拒绝任务处理器。由于超出线程数量和队列容量而对继续增加的任务进行处理的程序。
)

线程池中的线程是怎么创建的？是一开始就随着线程池的启动创建好的吗？

线程池中的线程是在第一次提交任务submit时创建的

创建线程的方式有继承Thread和实现Runnable，重写run方法，start开始执行，wait等待，sleep休眠，shutdown停止。

（1）newSingleThreadExecutor：单线程池。

顾名思义就是一个池中只有一个线程在运行，该线程永不超时，而且由于是一个线程，当有多个任务需要处理时，会将它们放置到一个无界阻塞队列中逐个处理，它的实现代码如下：

```java
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
             new LinkedBlockingQueue<Runnable()));
}
```

它的使用方法也很简单，下面是简单的示例：

public static void main(String[] args) throws ExecutionException,InterruptedException {
    // 创建单线程执行器
    ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
    // 执行一个任务
    Future<String> future = es.submit(new Callable<String>() {
        @Override
        public String call() throws Exception {
            return "";
        }
    });
    // 获得任务执行后的返回值
    System.out.println("返回值：" + future.get());
    // 关闭执行器
    es.shutdown();
}

（2）newCachedThreadPool：缓冲功能的线程。

建立了一个线程池，而且线程数量是没有限制的(当然，不能超过Integer的最大值)，新增一个任务即有一个线程处理，或者复用之前空闲的线程，或者重亲启动一个线程，但是一旦一个线程在60秒内一直处于等待状态时（也就是一分钟无事可做），则会被终止，其源码如下：

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

这里需要说明的是，任务队列使用了同步阻塞队列，这意味着向队列中加入一个元素，即可唤醒一个线程(新创建的线程或复用空闲线程来处理)，这种队列已经没有队列深度的概念了。

（3）newFixedThreadPool：固定线程数量的线程池。

在初始化时已经决定了线程的最大数量，若任务添加的能力超出了线程的处理能力，则建立阻塞队列容纳多余的任务，其源码如下：

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

上面返回的是一个ThreadPoolExecutor，它的corePoolSize和maximumPoolSize是相等的，也就是说，最大线程数量为nThreads。如果任务增长的速度非常快，超过了LinkedBlockingQuene的最大容量(Integer的最大值)，那此时会如何处理呢？会按照ThreadPoolExecutor默认的拒绝策略(默认是DiscardPolicy，直接丢弃)来处理。

以上三种线程池执行器都是ThreadPoolExecutor的简化版，目的是帮助开发人员屏蔽过得线程细节，简化多线程开发。当需要运行异步任务时，可以直接通过Executors获得一个线程池，然后运行任务，不需要关注ThreadPoolExecutor的一系列参数时什么含义。当然，有时候这三个线程不能满足要求，此时则可以直接操作ThreadPoolExecutor来实现复杂的多线程计算。

newSingleThreadExecutor、newCachedThreadPool、newFixedThreadPool是线程池的简化版，而ThreadPoolExecutor则是旗舰版___简化版容易操作，需要了解的知识相对少些，方便使用，而旗舰版功能齐全，适用面广，难以驾驭。

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