线程的创建与销毁需要依赖操作系统，其代价是比较高昂的，频繁地创建与销毁线程对系统性能影响较大。 出于线程管理的需要，线程池应运而生。线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务提交到线程池，任务的执行交由线程池来管理。使用线程池的好处在于： - 降低资源消耗：线程池通常会维护一些线程（数量为 corePoolSize），这些线程被重复使用来执行不同的任务，任务完成后不会销毁。在待处理任务量很大的时候，通过对线程资源的复用，避免了线程的频繁创建与销毁，从而降低了系统资源消耗。 - 提高响应速度：由于线程池维护了一批 alive 状态的线程，当任务到达时，不需要再创建线程，而是直接由这些线程去执行任务，从而减少了任务的等待时间。 - 提高线程的可管理性：使用线程池可以对线程进行统一的分配，调优和监控。 # 一、java中提供的线程池 ## 1.1 Executor 在Java中，线程池是由Executor框架实现的，Executor是最顶层的接口定义，其子类和实现类包括：**ExecutorService，ScheduledExecutorService，ThreadPoolExecutor，ScheduledThreadPoolExecutor，ForkJoinPool**等。 1. **Executor**：Executor是一个接口，只定义了一个execute()方法（void execute(Runnable command);），只能提交Runnable形式的任务，不支持提交Callable带有返回值的任务。 2. **ExecutorService**：ExecutorService在Executor的基础上加入了线程池的生命周期管理，可以通过shutdown或者shutdownNow方法来关闭线程池，关于这两个方法后文有详细说明。ExecutorService支持提交Callable形式的任务，提交完Callable任务后拿到一个Future（代表一个异步任务执行的结果）。 3. **ThreadPoolExecutor**：是线程池中最核心的类，后面有详细说明。 4. **ScheduledThreadPoolExecutor**：ThreadPoolExecutor子类，它在ThreadPoolExecutor基础上加入了任务定时执行的功能。 ## 1.2 线程池的创建 Executors中提供了一系列静态方法创建线程池： - **newSingleThreadExecutor**：一个单线程的线程池。如果因异常结束，会再创建一个新的，保证按照提交顺序执行。 - **newFixedThreadPool**：创建固定大小的线程池。根据提交的任务逐个增加线程，直到最大值保持不变。如果因异常结束，会新创建一个线程补充。 newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池。会根据任务自动新增或回收线程。 - **newScheduledThreadPool**：支持定时以及周期性执行任务的需求。 - **newWorkStealingPool**：JDK8新增，根据所需的并行层次来动态创建和关闭线程，通过使用多个队列减少竞争，底层使用ForkJoinPool来实现。优势在于可以充分利用多CPU，把一个任务拆分成多个“小任务”，放到多个处理器核心上并行执行；当多个“小任务”执行完成之后，再将这些执行结果合并起来即可。 - newCachedThreadPool：缓存线程池 ![[Snipaste_2023-02-28_11-48-27.png]] 如下图所示，这些线程池都大部分是由ThreadPoolExecutor构造而成 ![[Snipaste_2023-02-28_11-48-27 1.png]] ## 1.3 ThreadPoolExecutor ![[Snipaste_2023-02-28_13-09-43.png]] ### corePoolSize 线程池容量（初始化线程数），这个参数跟后面讲述的线程池的实现原理有非常大的关系。在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法（从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程）。当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中。 ### maximumPoolSize 线程池最大线程数，这个参数也是一个非常重要的参数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程。 ### keepAliveTime 表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize，即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0。 ### unit 参数keepAliveTime的时间单位 ### workQueue 工作队列，一般选择有界队列防止内存溢出 1. **ArrayBlockingQueue**：基于数组结构的有界阻塞队列，按FIFO排序任务； 2. **LinkedBlockingQuene**：基于链表结构的阻塞队列，按FIFO排序任务，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQuene； 3. **SynchronousQuene**：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，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQuene； 4. **priorityBlockingQuene**：具有优先级的无界阻塞队列； ### threadFactory ### handler 表示当拒绝处理任务时的策略 1. **ThreadPoolExecutor.AbortPolicy**：丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 2. **ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy**：也是丢弃任务，但是不抛出异常。 3. **ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy**：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程） 4. **ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy**：由调用线程处理该任务 ## 1.4 线程池的关闭 ThreadPoolExecutor提供了两个方法，用于线程池的关闭，分别是shutdown()和shutdownNow()，其中： - **shutdown()**：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但再也不会接受新的任务 - **shutdownNow()**：立即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务 ## 1.5 线程池容量的动态调整 ThreadPoolExecutor提供了动态调整线程池容量大小的方法：setCorePoolSize()和setMaximumPoolSize()， - **setCorePoolSize**：设置核心池大小 - **setMaximumPoolSize**：设置线程池最大能创建的线程数目大小 当上述参数从小变大时，ThreadPoolExecutor进行线程赋值，还可能立即创建新的线程来执行任务。