摘要：线程池一种线程使用模式。线程池不仅能够保证内核的充分利用，还能防止过分调度。相关起提供了线程池相关顶级接口，及子接口和工具类。线程池的最大线程数，要大于。可扩容创建一个可根据需要线程数，创建新的线程的线程池。
在使用线程时，需要new一个，用完了又要销毁，这样频繁的创建和销毁很耗资源，所以就提供了线程池。道理和连接池差不多，连接池是为了避免频繁的创建和释放连接，所以在连
接池中就有一定数量的连接，要用时从连接池拿出，用完归还给连接池，线程池也一样。
线程池：一种线程使用模式。线程过多会带来调度开销，进而影响缓存局部性和整体性能。而线程池维护着多
个线程，等待着监督管理者分配可并发执行的任务。这避免了在处理短时间任务时创建与销毁线程的代价。线程池不仅能够保证内核的充分利用，还能防止过分调度。
脑图：https://www.processon.com/view/link/61849ba4f346fb2ecc4546e5
线程池用法很简单， 分为三步。首先用工具类Executors创建线程池，然后给线程池分配任务，最后关闭线程池就行了。
1 public class ThreadPoolTest { 2 public static void main(String[] args) throws Exception { 3 4 // 1.创建一个 10 个线程数的线程池 5 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10); 6 7 // 2.执行一个Runnable 8 service.execute(new Number1()); 9 10 // 2.提交一个Callable11 Futurefuture = service.submit(new Number2());12 Integer integer = future.get();13 System.out.println("result = " + integer);14 15 // 关闭线程池16 service.shutdown();17 }18 }19 20 class Number1 implements Runnable {21 22 @Override23 public void run() {24 System.out.println("----打印Runnable----");25 }26 }27 28 // 10以内数求和29 class Number2 implements Callable {30 private int sum = 0;31 32 @Override33 public Integer call() {34 for (int i = 0; i <= 10; i++) {35 if (i % 2 == 0) {36 sum += i;37 }38 }39 return sum;40 }41 }
注意：线程用完，要关闭线程池，否则程序依然在运行中。
JDK 5.0 起提供了线程池相关API：顶级接口Executor，及子接口 ExecutorService 和工具类Executors。
JUC包描述：图片来源API文档
Executors：工具类，线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池。
1 // 一池N线程：创建一个固定（可重用）线程数的线程池。 2 ExecutorService Executors.newFixedThreadPool(int nThreads) 3 4 // 一池一线程：创建一个只有一个线程的线程池。 5 ExecutorService Executors.newSingleThreadExecutor() 6 7 // 可扩容：创建一个可根据需要线程数，创建新的线程的线程池。 8 ExecutorService Executors.newCachedThreadPool() 9 10 // 可用于调度：创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期的执行。11 ScheduledExecutorService Executors.newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
ExecutorService：
1 // 执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable 2 void execute(Runnable command) 3 4 // 可用于提交一个Runnable，但没有返回值 5 Future submit(Runnable task) 6 7 // 执行任务，有返回值，一般用来执行Callable 8Future submit(Callable task) 9 10 // 关闭连接池11 void shutdown()
代码示例：创建固定 5 个线程的线程池为 10 个任务服务。
1 public class ThreadPoolTest { 2 public static void main(String[] args) { 3 // 1.创建一个 10 个线程数的线程池 4 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5); 5 6 try { 7 for (int i = 0; i < 10; i++) { 8 int finalI = i; 9 service.execute(() -> {10 11 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 为客户 " + finalI + " 办理业务~");12 13 // try {14 // Thread.sleep(1000_000);15 // } catch (InterruptedException e) {16 // e.printStackTrace();17 // }18 19 });20 }21 } finally {22 service.shutdown();23 }24 }25 }26 27 // 可能的一种结果28 pool-1-thread-1 为客户 0 办理业务~29 pool-1-thread-2 为客户 1 办理业务~30 pool-1-thread-2 为客户 6 办理业务~31 pool-1-thread-2 为客户 7 办理业务~32 pool-1-thread-2 为客户 8 办理业务~33 pool-1-thread-1 为客户 5 办理业务~34 pool-1-thread-2 为客户 9 办理业务~35 pool-1-thread-3 为客户 2 办理业务~36 pool-1-thread-4 为客户 3 办理业务~37 pool-1-thread-5 为客户 4 办理业务~
可以看到，银行 5 个窗口为 10 个客户相继服务。若前面服务时间长（打开注释），线程池便没有新的线程来执行任务了。程序会陷入等待中。
代码示例：创建单个线程的线程池为 10 个线程服务。代码同上，只修改：
1 ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();代码示例：创建可扩容线程的线程池为 10 个线程服务。代码同上，只修改：
1 ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); 为什么要用线程池管理线程呢？当然是为了线程复用。
背景：经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大。
思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁的创建和销毁，实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
好处：提高响应速度（减少了创建新线程的时间）；降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）；便于线程管理。
前面介绍了三种（固定数、单一的、可变的）创建线程池的方式，实际工作用哪一个呢？都不使用！为什么呢？
《阿里巴巴Java开发手册》明确规定：线程池不允许使用Executors创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，规避资源耗尽风险。
查看源码，可以看到，用Executors创建线程池的三种方式中，都 new 了一个 ThreadPoolExecutor。所以，实际生产一般通过 ThreadPoolExecutor 的 7 个参数，自定义线程池。
源码示例：7 个参数的构造器。
1 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, 2 int maximumPoolSize, 3 long keepAliveTime, 4 TimeUnit unit, 5 BlockingQueueworkQueue, 6 ThreadFactory threadFactory, 7 RejectedExecutionHandler handler) { 8 if (corePoolSize < 0 || 9 maximumPoolSize <= 0 ||10 maximumPoolSize < corePoolSize ||11 keepAliveTime < 0)12 throw new IllegalArgumentException();13 if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)14 throw new NullPointerException();15 this.corePoolSize = corePoolSize;16 this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;17 this.workQueue = workQueue;18 this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);19 this.threadFactory = threadFactory;20 this.handler = handler;21 }
介绍线程池之前，先来看一个生活中的案例。银行业务办理流程，如图：
某银行一共有 5 个服务窗口，但平时一般只开放两个，另外三个不开放。大厅中还有 10 个等待服务的座位。某天：
（1）客人1（用Thread1表示）来办理业务，他就直接去开放的窗口1办理（假设他需要服务的时间很长，一直在服务中，后面的也一样）。
（2）Thread2来办理业务，由于窗口1在服务中，所以他去了开放的窗口2办理。
（3）Thread3来办理业务，由于窗口1和窗口2都在服务中，所以他去了大厅的等待服务座位上排队等待。
（4）Thread4~Thread12 同理Thread3。
（5）Thread13来办理业务，由于窗口1和窗口2都在服务中，且此时大厅的等待座位上也已满。银行经理便将关闭的窗口3打开来为Thread13服务。注意：这里并不是Thread13去大厅排队，然后队列中队头元素Thread3出队接受服务。而是直接为Thread13服务。
（6）Thread14，Thread15来办理业务，会开放窗口4为Thread14服务，开放窗口5为Thread15服务。
（7）Thread16来办理业务，此时，已无可用窗口，且大厅的等待座位上也已满。银行便拒绝再为 Thread16 服务。
说明：若 Thread13、Thread14、Thread15 业务办理完毕后，没有新的客人来银行办理业务。那么窗口3、窗口4、窗口5会在一定时间后又关闭起来。
下面介绍 ThreadPoolExecutor 构造器中的 7 个核心参数。
corePoolSize：线程池的核心线程数。
maximumPoolSize：线程池的最大线程数，要大于corePoolSize。
keepAliveTime：非核心线程闲置下来最多存活的时间。
unit：线程池中非核心线程保持存活的时间单位，与keepAliveTime一起使用。
workQueue：用来保存提交后，等待执行任务的阻塞队列。
threadFactory：创建线程的工厂类。
handler：拒绝策略。
在理解上一节"银行服务"的过程后，就不难理解上面 7 个参数的含义。
corePoolSize = 2：窗口1 + 窗口2。
maximumPoolSize = 5：窗口1 + 窗口2 + 窗口3 + 窗口4 + 窗口5。
workQueue = 10：银行大厅排队队列的大小。关于阻塞队列 BlockingQueue
keepAliveTime + unit："窗口3、窗口4、窗口5会在一定时间后又关闭起来"的时间。
handler："银行便拒绝再为 Thread16 服务"的拒绝方式。
在了解 ThreadPoolExecutor 7个核心参数的作用后，再看Executors创建的三种线程池的源码，就不难理解他们的作用。也就明白为什么《阿里巴巴Java开发手册》中禁止使用Executors创建，而要使用ThreadPoolExecutor自定义线程池。
源码示例：
一池N线程：创建一个固定（可重用）线程数的线程池。
1 ExecutorService Executors.newFixedThreadPool(int nThreads); 2 3 public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { 4 return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 5 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, 6 new LinkedBlockingQueue()); 7 } 8 9 public LinkedBlockingQueue() {10 this(Integer.MAX_VALUE);11 }
一池一线程：创建一个只有一个线程的线程池。
1 ExecutorService Executors.newSingleThreadExecutor(); 2 3 public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { 4 return new FinalizableDelegatedExecutorService 5 (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 6 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, 7 new LinkedBlockingQueue())); 8 } 9 10 public LinkedBlockingQueue() {11 this(Integer.MAX_VALUE);12 }
可扩容：创建一个可根据需要线程数，创建新的线程的线程池。
1 ExecutorService Executors.newCachedThreadPool();2 3 public static ExecutorService newCachedThreadPool() {4 return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,5 60L, TimeUnit.SECONDS,6 new SynchronousQueue());7 }
在理解"银行服务"的过程后，其实也就说清楚了线程池的工作流程。只是一些细节没有说，比如：
（1）窗口3为Thread13服务完成后，Thread14才来，情况如何？
（2）……
代码示例：银行 2+3 个窗口为陆续来的 16 个客户服务。
1 public class ThreadPoolDemo { 2 public static void main(String[] args) throws Exception { 3 // 模拟上图中 2 + 3 + 10(大厅排队长度) 的线程池 4 ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor( 5 2, 5 6 , 6, TimeUnit.SECONDS 7 , new ArrayBlockingQueue<>(10) 8 , Executors.defaultThreadFactory() 9 , new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());10 11 // 创建16个线程模拟16个客户12 final int num = 16;13 for (int i = 1; i <= num; i++) {14 int finalI = i;15 16 // 这里主要为了给线程起名字.17 Thread thread = new Thread(() -> {18 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=====" + finalI + " 号客人开始服务");19 20 // 假设 13 和 16 服务很快.21 if (finalI != 16 && finalI != 13) {22 try {23 // 正在为 finalI 号客户服务中24 Thread.sleep(1000_000);25 } catch (InterruptedException e) {26 e.printStackTrace();27 }28 }29 30 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=====" + finalI + " 号客人服务结束");31 }, "------" + i);32 33 System.out.println(thread.getName() + " 号客人来了");34 executor.execute(thread);35 36 // 让主线程休息一下,保证上面开启的线程先执行.37 Thread.sleep(200);38 }39 40 // 保证上面的线程执行完41 Thread.sleep(1_000);42 43 System.out.println("===核心线程数===" + executor.getCorePoolSize());44 System.out.println("===总任务数=====" + executor.getTaskCount());45 46 final BlockingQueuequeue = executor.getQueue();47 System.out.println("===正在排队====" + queue.size());48 49 System.out.println("===最大线程数===" + executor.getMaximumPoolSize());50 System.out.println("==============" + executor.getPoolSize());51 System.out.println("===完成任务数===" + executor.getCompletedTaskCount());52 System.out.println("==============" + executor.getLargestPoolSize());53 54 executor.shutdown();55 }56 }57 58 // 结果(程序未停止)59 ------1 号客人来了60 pool-1-thread-1=====1 号客人开始服务61 ------2 号客人来了62 pool-1-thread-2=====2 号客人开始服务63 ------3 号客人来了64 ------4 号客人来了65 ------5 号客人来了66 ------6 号客人来了67 ------7 号客人来了68 ------8 号客人来了69 ------9 号客人来了70 ------10 号客人来了71 ------11 号客人来了72 ------12 号客人来了 // 到这里都不难理解73 ------13 号客人来了74 pool-1-thread-3=====13 号客人开始服务75 pool-1-thread-3=====13 号客人服务结束 // 开放窗口3为客户13立刻服务完毕.76 pool-1-thread-3=====3 号客人开始服务 // 阻塞队列,队头 客户3 出队接受窗口3的服务77 ------14 号客人来了 // 加入阻塞队列队尾78 ------15 号客人来了79 pool-1-thread-4=====15 号客人开始服务80 ------16 号客人来了81 pool-1-thread-5=====16 号客人开始服务82 pool-1-thread-5=====16 号客人服务结束83 pool-1-thread-5=====4 号客人开始服务84 ===核心线程数===285 ===总任务数=====1686 ===正在排队====987 ===最大线程数===588 ==============589 ===完成任务数===290 ==============5
其他的情况，可通过修改代码示例中相关参数进行测试，自然就理解。
线程在Java中属于稀缺资源，线程池不是越大越好，也不是越小越好。那么，线程池的参数要如何设置才合理呢？
任务分为CPU密集型、IO密集型、混合型。
CPU密集型：大部分都在用CPU跟内存，加密，逻辑操作，业务处理等。
IO密集型：数据库链接，网络通讯传输等。
CPU密集型：一般推荐线程池不要过大，一般是CPU数 + 1，+1是因为可能存在页缺失（就是可能存在有些数据在硬盘中需要多来一个线程将数据读入内存）。如果线程池数太大，可能会频繁的进行线程上下文切换跟任务调度。
获得当前CPU核心数代码如下：
1 Runtime.getRuntime().availableProcessors(); IO密集型：线程数适当大一点，机器的CPU核心数*2。
混合型：可以考虑根绝情况将它拆分成CPU密集型和IO密集型任务，如果执行时间相差不大，拆分可以提升吞吐量，反之没有必要。
当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，就会调用这个接口里的这个方法。也就是"银行便拒绝再为 Thread16 服务"的拒绝方式。
1 public interface RejectedExecutionHandler {2 void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor);3 }
ThreadPoolExecutor 提供了四种拒绝策略，分别是
AbortPolicy：直接抛出异常，这也是默认策略。
CallerRunsPolicy：返回给调用者处理。用调用者所在线程来运行任务。
DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加入队列中尝试再次提交当前任务。
DiscardPolicy：不处理，直接丢弃当前任务。
代码示例：4种拒绝策略，代码同上，只需修改：
1 // 1.去掉这个if条件 2 if (finalI != 16 && finalI != 13) {} 3 4 5 6 // 2.1 线程池创建时拒绝策略为： 7 new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() 8 // 2.1 结果,直接抛出了异常.(只截取了最后一点) 9 ------16 号客人来了10 Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException11 12 13 14 // 2.2 线程池创建时拒绝策略为：15 new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()16 // 2.2 结果,返回给调用者main处理了.(只截取了最后一点)17 ------16 号客人来了18 main=====16 号客人开始服务19 20 21 22 // 2.3 线程池创建时拒绝策略为：23 new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()24 // 2.3 结果,见下图25 26 27 28 // 2.4 线程池创建时拒绝策略为：29 new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()30 // 2.4 结果(丢弃了任务,没有任何处理)
通过debug断点的方式，可以查看到：DiscardOldestPolicy策略中，此时阻塞队列中是客户4~客户16。也就是客户3 出队，被抛弃，客户16入队等待。
如果不使用线程池提供的4种拒绝策略，也可以自己实现拒绝策略的接口，实现对这些超出数量的任务的处理。比如：为被拒绝的任务开启一个新的线程执行，如下。
1 // 线程池创建时拒绝策略为： 2 new MyRejectedExecutionHandler() 3 // 结果 4 ------16 号客人来了 5 ---开启新线程处理任务---=====16 号客人开始服务 6 7 8 // 自定义的策略拒绝 9 class MyRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {10 11 @Override12 public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {13 new Thread(r, "---开启新线程处理任务---").start();14 }15 }
参考文档：https://www.matools.com/api/java8
《阿里巴巴Java开发手册》百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1FZ9DNr0sF1mAc6Nq_6QZmg 密码: 4sw1
作者：Craftsman-L
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