线程池中的空闲线程以及过期机制

1. 简介

线程池是 Java 并发包中非常重要的一个概念，它的核心作用是复用已创建的线程，减少线程创建和销毁的开销。但为了确保资源的高效利用，线程池引入了空闲线程过期的机制。本文将深入探讨这一机制，帮助开发者更好地理解和使用线程池。

2. 原理

线程池的设计考虑到了在高并发场景下，线程的创建和销毁会带来巨大的性能损耗。但是，如果线程池中的线程始终存在，即使不处理任务，也会占用系统资源。因此，线程池设计了一个有效期机制，空闲状态下的线程如果长时间没有被使用，就会被销毁。

3. 源码解析

以 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor 为例，它是线程池的核心实现。我们可以在其内部代码中找到过期机制的逻辑。

当一个线程完成任务后，它会尝试从任务队列中取出新的任务。如果在一段时间（keepAliveTime）内都没有新的任务，那么线程会判断当前线程数是否大于 corePoolSize，如果是，则这个线程可能会被终止。

if (timedOut)
    if (poolSize > corePoolSize || workQueue.isEmpty()) {
        if (worker.canBeTerminatedIfTimedOut()) {
            return false;
        }
    }
    timedOut = false;
}

4. 实际代码示例

创建一个 ThreadPoolExecutor 并设置其过期机制：

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadPoolExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程池
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
            2,               // corePoolSize
            5,               // maximumPoolSize
            60L,             // keepAliveTime
            TimeUnit.SECONDS,// time unit for keepAliveTime
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>() // workQueue
        );

        // 提交5个任务
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executor.execute(() -> {
                try {
                    System.out.println("Executing task by thread: " + Thread.currentThread().getName());
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

在上述代码中，corePoolSize 为2，而 maximumPoolSize 为5。这意味着，线程池内最多可以有5个线程。当线程池中线程数量超过2，并且空闲时间超过60秒时，这些线程会被终止。

5. 总结

线程池的空闲线程过期机制确保了系统资源的高效利用。理解这一机制可以帮助开发者根据应用场景合理地配置线程池，从而达到更好的性能和资源利用率。