欢迎来到狗哥多线程系列连载。本篇是线程相关的第六篇，前五篇分别是：
创建线程到底有几种方式？
线程有多少种状态？Runnable 一定在执行任务吗？
万字长文，Thread 类源码解析！
wait、notify/notifyAll 解析
线程之生产者消费者模式
什么是线程池？
线程池是一种池化技术，简单来说就是一个管理线程的池子。这个池子里面的线程数是固定的，当任务数量大于线程数量时，会对线程进行复用。一个线程执行完任务，就回到这等待下一个任务的招唤，也不要你销毁。类似的还有我们工作常接触的数据库连接池。java 中的线程池主要是 juc （java.util.concurrent）包来复制，主要是由 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor 类来实现，后者在前者的基础上增加了定时执行的功能。
为什么使用线程池？
那为什么要使用线程池呢？手动创建不香吗？真的不香，手动创建的情景仅仅适合很少任务量的情况。比如：只有一个任务，这问题不大。
public class OneTask {
public static void main(String[] args) {
Thread thread0 = new Thread(new Task());
thread0.start();
}
static class Task implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("Thread Name: " + Thread.currentThread().getName());
}
}
}那如果我就是有 10000 个任务呢？要这样写吗？
public class OneTask {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
Thread thread0 = new Thread(new Task());
thread0.start();
}
}
static class Task implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("Thread Name: " + Thread.currentThread().getName());
}
}
}运行结果：
Thread Name: Thread-9977 Thread Name: Thread-9975 Thread Name: Thread-9973 Thread Name: Thread-9951 Thread Name: Thread-9999
Excuse me? 创建 10000 个线程？疯了吧？java 是一门高级语言，很多底层的工作对我们来说都是黑盒，比如垃圾自动回收。每一个线程从创建到销毁都要占用资源，用完需要回收的。
10000 个线程造成的垃圾回收开销得有多大呀，如果还是需要耗费一定时间的任务呢？要是我的线程任务很简单就是打印个日志，使用线程的内存开销比任务执行本身的开销还要大，这时就会得不偿失。
简而言之，频繁创建线程带来两点很不友好的问题：
- 反复创建线程系统开销比较大，每个线程创建和销毁都需要时间。
- 过多的线程会占用过多的内存等资源，还会带来过多的上下文切换，同时还会导致系统不稳定。
但我的任务确实多，咋办？这个时候线程池就出现了，它的出现解决了以上两点问题。
首先，针对反复创建线程开销大的问题，线程池用固定数量的线程保持工作状态并复用。
其次，针对过多线程占用太多内存资源的问题，线程池根据需要创建线程，控制线程的总数量，避免占用过多内存资源。
java 的线程池
线程池嘛，就是个池子。这里面的线程是固定的且可控的，java 提供了 Executor 接口方便我们实现线程池，它的继承关系是这样的：
其中 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor 是实现线程池的两个类，区别上文说过了。
另外，还有个 JDK1.7 才出现的线程池：ForkJoinPool，它适合执行可产生子任务的任务，第一步是拆分也就是 Fork，第二步是汇总也就是 Join。继承关系是这样的（后面再单独出一期专门研究这个线程池）。
线程池的执行流程
1、首先提交任务，检查核心线程池是否已满？满了丢进队列。未满则创建线程执行任务。
2、队列是否已满？满了检查整个线程池是否已满？未满则是添加到队列中排队等待。
3、整个线程池都没可用线程了，直接根据拒绝策略处理新任务。
线程池的参数
找到 ThreadPoolExecutor 的构造方法：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue < Runnable > workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {}它一共有如下7 个参数：
ThreadPoolExecutor 构造传入这 7 个参数，就可以创建一个线程池了，下面逐一解释：
1、corePoolSize 是核心线程数，就是指定线程池有多少始终活跃的线程，这个是根据业务需求定的，线程池执行过程的第一步就是检查核心线程数是不是都已经满了。
2、maximumPoolSize 是整个线程池的最大线程数，超出核心线程的部分有空闲，是可以进行回收的。所以正常情况下，线程池中的线程数量会处在 corePoolSize 与 maximumPoolSize 的闭区间内。
二者区别
maximumPoolSize 包含 corePoolSize 和 maximumPoolSize减corePoolSize。他两就像长工和临时工的区别。打个比方外包公司接到大项目，需要 100 个程序员才能搞定，可公司内部就只有 10 个猿。咋办？招 90 个临时的呗，干完活就开掉。原有的 10 个就是长工对应 corePoolSize ，即使没这项目他在公司还有活干。而剩下就 90 个就是临时的，对应 maximumPoolSize - corePoolSize，做完项目就不需要了。残酷吧？
所以，maximumPoolSize = corePoolSize + 临时工
3、keepAliveTime + 时间单位用于定义核心线程以外的线程（临时工，如果有的话）的存活时间，也就是说，这是定义临时工能活多久的参数。
4、ThreadFactory 是线程工厂，用于创建线程。有默认的，也可自定义实现。
5、workQueue 是阻塞队列，也就是暂时存任务的地方。
6、Handler 是拒绝策略，后面专门有一篇文章来探讨。
了解了这 7 个参数，现在我们设定 corePoolSize = 5，maximumPoolSize = 10，阻塞队列长度 = 100。再来看一个动图，你对上面的流程图的理解会更深。
有哪 6 种线程池，如何使用？
除了自定义，良心的 java 给我们实现了 3 类，6 个线程池，分别是：
由 ThreadPoolExecutor 创建
- FixedThreadPool
- CachedThreadPool
- SingleThreadExecutor
由 ScheduledThreadPoolExecutor 创建
- ScheduledThreadPool
- SingleThreadScheduledExecutor
JDk 1.7 出现
- ForkJoinPool （原理较复杂，后面再讲）
FixedThreadPool（固定数目的线程池）
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}- 固定线程数的线程池，核心线程数与最大线程数一样。
- 即使任务数 > 核心线程数，也不会再创建线程，而是扔到队列等待。
- 队列也满了，那就走拒绝策略。
- 线程闲置，马上回收。
线程数量固定，比较适用于耗时较长的任务。避免频繁回收和分配线程。
执行过程：线程池有 t0 ~ t9 十个线程，他们不断执行任务，期间任务不会减少不会增加，因为核心线程数 = 最大线程数。
用法：用它生成 10 个线程，来执行 10000 个任务：
public class MyThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
executorService.execute(new Thread(new Task()));
}
executorService.shutdown();
}
static class Task implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("Thread Name: " + Thread.currentThread().getName());
}
}
}执行结果：可以看到来来去去都是 1~10 这几个线程在跑任务，并没有编号为 11 的线程。
Thread Name: pool-1-thread-1 Thread Name: pool-1-thread-2 Thread Name: pool-1-thread-6 Thread Name: pool-1-thread-8 Thread Name: pool-1-thread-7 Thread Name: pool-1-thread-7 Thread Name: pool-1-thread-1 Thread Name: pool-1-thread-2 Thread Name: pool-1-thread-6 Thread Name: pool-1-thread-10 Thread Name: pool-1-thread-3
CachedThreadPool（可缓存线程的线程池）
上源码：
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}- 核心线程数 = 0，要是一直没任务线程数就 = 0。
- 最大线程数是无限增加的（最大可到 Integer.MAX_VALUE，为 2^31-1，基本不可能达到）。
- 线程数并非固定不变，默认闲置线程超过 60s 没工作，则销毁。
- 队列是 SynchronousQueue 容量是 0，不存储任务，只做中转。
适用于耗时较短的任务、任务处理速度 > 任务提交速度。就不会造成不断创建新线程。
用法：用它提交 10000 个任务，并执行。
public class MyThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
executorService.execute(new Thread(new Task()));
}
executorService.shutdown();
}
static class Task implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("Thread Name: " + Thread.currentThread().getName());
}
}
}执行结果：只要有任务提交就新建线程执行
Thread Name: pool-1-thread-826 Thread Name: pool-1-thread-827 Thread Name: pool-1-thread-233 Thread Name: pool-1-thread-303 Thread Name: pool-1-thread-321 Thread Name: pool-1-thread-833 Thread Name: pool-1-thread-825 Thread Name: pool-1-thread-832 Thread Name: pool-1-thread-69 Thread Name: pool-1-thread-18 Thread Name: pool-1-thread-830 Thread Name: pool-1-thread-829
SingleThreadExecutor（单线程的线程池）
源码：
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}- 最大线程数和核心线程都 = 1，有且只有一个线程。
这货有啥使用场景？还真有，比如：用于所有任务都需要按被提交的顺序依次执行的场景
用法：
public class MyThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
executorService.execute(new Thread(new Task()));
}
executorService.shutdown();
}
static class Task implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("Thread Name: " + Thread.currentThread().getName());
}
}
}结果：
Thread Name: pool-1-thread-1 Thread Name: pool-1-thread-1 Thread Name: pool-1-thread-1 Thread Name: pool-1-thread-1 Thread Name: pool-1-thread-1 ···
ScheduledThreadPool（定时或周期的线程池）
源码：
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS, new DelayedWorkQueue());
}适用场景：定时或周期性执行任务，它有三个重要的方法：
ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10); // 延迟指定时间后执行一次任务（这里是 10s 后执行完任务，结束） service.schedule(new Task(), 10, TimeUnit.SECONDS); // 以固定的频率执行任务（表示第一次延时后每次延时多长时间执行一次），第二个参数是第一次延迟的时间，第三个参数是周期 service.scheduleAtFixedRate(new Task(), 10, 10, TimeUnit.SECONDS); // 类似于第二个，区别在于周期的定义。第二个方法的周期是以任务开始时间为起始时间计时，而这个是以任务结束的时间为起始时间 service.scheduleWithFixedDelay(new Task(), 10, 10, TimeUnit.SECONDS);
用法：
public class MyThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
executorService.schedule(new Thread(new Task()), 10, TimeUnit.SECONDS);
}
executorService.shutdown();
}
static class Task implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("Thread Name: " + Thread.currentThread().getName());
}
}
}SingleThreadScheduledExecutor（定时或周期的单线程线程池）
源码：
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
return new DelegatedScheduledExecutorService
(new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}SingleThreadScheduledExecutor 只有一个线程且支持定时、周期功能。很明显是 ScheduledThreadPool 和 SingleThreadExecutor 的结合体。适用于对执行顺序有要求，且需要定时或周期执行的任务
用法：
public class MyThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
executorService.schedule(new Thread(new Task()), 10, TimeUnit.SECONDS);
}
executorService.shutdown();
}
static class Task implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("Thread Name: " + Thread.currentThread().getName());
}
}
}巨人的肩膀
- https://kaiwu.lagou.com/course/courseInfo.htm?courseId=59#/detail/pc?id=1762
总结
本文聊了聊线程池是什么？为什么？怎么用？以及分析了线程池的执行过程，各参数含义、Java 各线程池的使用以及使用场景。相信你看完会有所收获，当然，由于篇幅原因，阻塞队列、拒绝策略等参数后面再发文探讨。另外，如文章有错，请友善指正，感激不尽。
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