一、什么是线程池

为了避免系统频繁地创建和销毁线程，让创建出来的线程可以进行复用，这时就可以使用线程池，在线程池中，长期保持几个线程处于激活状态，当需要使用线程的时候，不在是直接创建线程，而是去线程池中拿取可用线程进行操作；反正，完成操作后，不需要去销毁线程，而是将线程放回线程池中。即总结来说：使用线程池后，创建线程变成从线程池中拿取线程，销毁线程变成了向线程池中归还线程。

二、java中线程池的使用

所有线程池，均在java.util.concurrent包中，其中重要的类和接口有：ThreadPoolExecutor表示一个线程池。Executors扮演线程池工厂的角色，通过Executors可以获得一个拥有特定功能的线程池。

其中创建线程池的方法如下：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads);

public statis ExecutorService newSingleThreadExecutor();

public static ExecutorService newCacheThreadPool();

public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor();

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize);

三、各类线程池的比较

  1. newFixedThreadPool()是创建一个固定线程数量的线程池，当有新任务提交时，线程池中若有空闲线程，则立即执行，若无空闲线程，任务被暂存在一个任务队列，等待线程空闲时，便处理任务队列中的任务。
  2. newSingleThreadExecutor()是创建一个只有一个线程的线程池，当有新任务提交时，线程池中若有空闲线程，则立即执行，若无空闲线程，任务被暂存在一个任务队列，等待线程空闲时，按先入先出的顺序执行队列中的任务。
  3. newCacheThreadPool() 创建一个可根据实际情况调整线程数量的线程池，也就是说线程池中的线程数量是不固定的；若有空闲线程，优先复用空闲线程，如果当任务提交时，线程池中无空闲线程，则会创建新的线程来完成任务。所有线程在当前任务执行完成后，将返回线程池复用。
  4. newSingleThreadScheduledExecutor() 创建一个线程的线程池，此线程池扩展了在给定时间执行某任务的功能，如在某个固定的延时之后执行，或者周期性的执行某个任务
  5. newScheduledThreadPool() 创建一个可以指定线程数量的线程池，功能同上。

四、线程池的核心实现

查看源码可知，无论是newFixedThreadPool()，newSingleThreadExecutor(),还是newCacheThreadPool方法，其内部实现，都是使用了ThreadPoolExecutor ,其源码实现如下：

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



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


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

通过源码再来看看ThreadPoolExecutor的构造方法：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler)

其中各参数含义如下：

  • corePoolSize:指定线程池中线程数量。
  • maximumPoolSize：指定了线程池中最大线程数量
  • keepAliveTime:当线程池线程数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程的存活时间。即，超过corePoolSize的空闲线程，在多长时间内，会被销毁
  • unit：keepAliveTime的单位
  • workQueue：任务队列，被提交但尚未被执行的任务
  • threadFactory:线程工厂，用于创建线程，一般用默认的即可
  • handler：拒绝策略。当任务太多来不及处理，如何拒绝任务

其中参数workQueue指被提交但未执行的任务队列，他是一个BlockingQueue接口的对象，仅用来存放Runnable对象；只要分为一下几类：

  • 直接提交的队列：改功能由SynchronousQueue对象提供 。SynchronousQueue是一种特殊的BlockingQueue。SynchronousQueue没有容量，每一个插入操作都要等待一个相应的删除操作，反之亦然；SynchronousQueue不会被真实的保存，一旦有新任务，直接提交给线程池去执行，没有空闲线程就创建新的线程，当线程池中线程数达到最大值，则执行拒绝策略。
  • 有界的任务队列：使用ArrayBlockingQueue实现。当有新任务提交时，如果线程池中的实际线程数小于corePoolSize，则优先创建新的线程，若大于corePoolSize，则会加入到等待线程。若线程队列已满，无法加入，并且在总线程数不大于maximumPoolSize的前提下，创建新的线程执行任务，若线程数大于maximumPoolSize,则执行拒绝策略。
  • 无界的任务队列：由LinkedBlockingQueue类实现，与有界队列相比，除非系统资源耗尽，否则无界队列不存在任务入队失败的情况。当有新的任务时，系统的线程数小于corePoolSize时，线程池会生成新的线程执行任务，但当系统的线程数达到了corePoolSize后，不会继续增加，再有新任务时，任务直接进入队列等待。
  • 优先任务队列：优先任务队列是带有优先级的队列。通过PriorityBlockingQueue实现，可以控制任务执行先后顺序，是一种特殊的无界队列。

五、线程池中的拒绝策略

当任务量超过系统实际承载能力时，就使用拒绝策略；拒绝策略可以说是系统超负荷运行时的补救措施。

JDK内置拒绝策略如下：

  •  AbortPolicy策略：该策略会直接抛出异常，阻止系统正常工作。
  • CallerRunPolicy策略：只要线程池未关闭，该策略直接在调用者线程中，运行当前被丢弃的任务。显然这样做不会真的丢弃任务，但是，任务提交线程的性能极有可能会急剧下降。
  • DiscardOledestPolicy策略：该策略将丢弃最老的一个请求，也就是即将被执行的一个任务，并尝试再次提交当前任务。
  • DiscardPolicy策略：该策略默默地丢弃无法处理的任务，不给予任何处理。如果允许任务丢失，可使用此策略