線(xiàn)程池是用來(lái)統(tǒng)一管理線(xiàn)程的，在 Java 中創(chuàng)建和銷(xiāo)毀線(xiàn)程都是一件消耗資源的事情，線(xiàn)程池可以重復(fù)使用線(xiàn)程，不再頻繁的創(chuàng)建、銷(xiāo)毀線(xiàn)程。

初識(shí)

Java 中的線(xiàn)程池是由 juc 即 java.util.concurrent 包來(lái)實(shí)現(xiàn)的，最主要的就是 ThreadPoolExecutor 類(lèi)。

1. Executor: 代表線(xiàn)程池的接口，有一個(gè) execute() 方法，給一個(gè) Runnable 類(lèi)型對(duì)象就可以分配一個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行。
2. ExecutorService：是 Executor 的子接口，提供了線(xiàn)程池的一些生命周期方法。代表了一個(gè)線(xiàn)程池管理器。
3. ThreadPoolExecutor：一個(gè)線(xiàn)程池的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，可以通過(guò)調(diào)用 Executors 靜態(tài)工廠(chǎng)方法來(lái)創(chuàng)建線(xiàn)程池并返回一個(gè) ExecutorService 對(duì)象。

ThredadPoolExcutor

看一下最常用的 ThredadPoolExcutor ,下圖是 ThreadPoolExecutor 的構(gòu)造函數(shù)

從源碼中可以看出每個(gè)前三個(gè)構(gòu)造函數(shù)都調(diào)用了最后一個(gè)構(gòu)造函數(shù)。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue< Runnable > workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
    //省略代碼
    }

仔細(xì)分析一下構(gòu)造參數(shù)：

1. corePoolSize：線(xiàn)程池里的核心線(xiàn)程數(shù)量，當(dāng)正在運(yùn)行的線(xiàn)程數(shù)量小于核心線(xiàn)程數(shù)量，就創(chuàng)建一個(gè)核心線(xiàn)程。
2. maximumPoolSize：線(xiàn)程池最多能放多少個(gè)線(xiàn)程。
3. keepAliveTime：線(xiàn)程的閑置時(shí)間，當(dāng)線(xiàn)程池里面的線(xiàn)程數(shù)量大于 corePoolSize 的時(shí)候，多出來(lái)的線(xiàn)程在等待的時(shí)間之后會(huì)被釋放掉
4. unit：keepAliveTime 的單位
5. workQueue：一個(gè)阻塞隊(duì)列。
6. threadFactory：通過(guò)這個(gè)工廠(chǎng)模式創(chuàng)建線(xiàn)程。
7. handler：處理線(xiàn)程隊(duì)列滿(mǎn)了報(bào)錯(cuò)的。

結(jié)合線(xiàn)程池的參數(shù)簡(jiǎn)單的畫(huà)出線(xiàn)程池的工作模型。

當(dāng)線(xiàn)程池中的核心線(xiàn)程數(shù)量 corePoolSize 滿(mǎn)了，就會(huì)將任務(wù)先加入到任務(wù)隊(duì)列 workQueue 中。

執(zhí)行過(guò)程

線(xiàn)程池的執(zhí)行過(guò)程如下圖：

1. 首先判斷核心線(xiàn)程 corePoolSize 是不是滿(mǎn)了，如果沒(méi)有滿(mǎn)，就執(zhí)行任務(wù)，否則就進(jìn)入下一步。
2. 線(xiàn)程池判斷任務(wù)隊(duì)列 workQueue 是否了，如果沒(méi)有滿(mǎn)，則將新提交的任務(wù)放入在這個(gè)任務(wù)隊(duì)列里。如果任務(wù)隊(duì)列滿(mǎn)了，則進(jìn)入一步。
3. 判斷線(xiàn)程池里的線(xiàn)程達(dá)到了最大線(xiàn)程數(shù) maximumPoolSize，如果沒(méi)有，則創(chuàng)建一個(gè)新的線(xiàn)程來(lái)執(zhí)行任務(wù)。如果已經(jīng)滿(mǎn)了，則交給拒絕策略來(lái)處理這個(gè)任務(wù)。

常用的線(xiàn)程池

線(xiàn)程池的創(chuàng)建需要有 7 個(gè)參數(shù)，還是比較復(fù)雜的，JVM 為我們提供了 Executors 類(lèi)中多個(gè)靜態(tài)工廠(chǎng)，生成一些常用的線(xiàn)程池。

SingleThreadExecutor

單線(xiàn)程的線(xiàn)程池，里面就一個(gè)核心線(xiàn)程數(shù)。

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

ThreadPoolExecutor 參數(shù)只有一個(gè)核心線(xiàn)程數(shù)和一個(gè)最大線(xiàn)程數(shù)，這個(gè)很少用到。它保證了所有線(xiàn)程的執(zhí)行順序都是按照提交到線(xiàn)程池的順序執(zhí)行。

public class TodoDemo implements Runnable {


    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.execute(new TodoDemo());
        }
        executorService.shutdown();
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Running");
    }
}

只有一個(gè)線(xiàn)程在跑。

FixedThreadExecutor

固定數(shù)量的線(xiàn)程池

return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue< Runnable >());
}

這個(gè)線(xiàn)程池的特點(diǎn)就是線(xiàn)程的數(shù)量是固定的，超過(guò)這個(gè)數(shù)量的任務(wù)就得在 LinkedBlockingQueue 中排隊(duì)等候。

public class TodoDemo implements Runnable {
    
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.execute(new TodoDemo());
        }
        executorService.shutdown();
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Running");
    }
}

可以看到就算提交 100 個(gè)任務(wù)也只有 3 個(gè)線(xiàn)程。

CachedThreadExecutor

自動(dòng)回收空閑的線(xiàn)程

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

可以看到核心線(xiàn)程數(shù)量為 0， 表示不會(huì)永久保留任何的線(xiàn)程，最大線(xiàn)程的數(shù)量是 Integer.MAX_VALUE，可以無(wú)限制的創(chuàng)建線(xiàn)程，但是當(dāng)有大量線(xiàn)程處于空閑狀態(tài)的時(shí)候，超過(guò) 60s 就會(huì)被銷(xiāo)毀。

public class TodoDemo implements Runnable {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        for(int i = 0; i < 20; i++) {
            executorService.execute(new TodoDemo());
        }
        executorService.shutdown();
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Running");
    }
}

雖然這個(gè)線(xiàn)程池可以想建多少個(gè)線(xiàn)程就建多少個(gè)線(xiàn)程，但是還是會(huì)重用已經(jīng)完成任務(wù)的線(xiàn)程。

一般最常用的是FixedThreadExecutor和CachedThreadExecutor。

線(xiàn)程池的回收策略

在線(xiàn)程池中任務(wù)隊(duì)列已經(jīng)滿(mǎn)了，并且線(xiàn)程的數(shù)量已經(jīng)到了最大的數(shù)量，這個(gè)時(shí)候再加任務(wù)線(xiàn)程池就不再接受了。

在 ThreadPoolExecutor 里有 4 種拒絕策略，都實(shí)現(xiàn)了 RejectedExecutionHandler：

1. AbortPolicy 表示拋出一個(gè)異常。
2. DiscardPolicy 拒絕任務(wù)但是不提示。
3. DiscardOldestPolicy 丟棄掉老的任務(wù)，執(zhí)行新的任務(wù)。
4. CallerRunsPolicy 直接調(diào)用線(xiàn)程處理。

總結(jié)

線(xiàn)程池的作用是提高系統(tǒng)的性能和線(xiàn)程的利用率，不再需要頻繁的創(chuàng)建和銷(xiāo)毀線(xiàn)程。如果使用最簡(jiǎn)單的方式創(chuàng)建線(xiàn)程，在用戶(hù)量巨大的情況下，消耗的性能是非常恐怖的，所以才有了線(xiàn)程池。