线程池

功能

1. 当执行大量异步任务时线程池能够提供很好的性能。
2. 线程池提供了一种资源限制和管理的手段，比如可以限制线程的个数，动态新增线程等。

线程池体系

• Executor 是线程池最顶层的接口，在 Executor 中只有一个 execute 方法，用于执行任务。至于线程的创建、调度等细节由子类实现。
• ExecutorService 继承并拓展了 Executor，在 ExecutorService 内部提供了更全面的任务提交机制以及线程池关闭方法。
• ThreadPoolExecutor 是 ExecutorService 的默认实现，所谓的线程池机制也大多封装在此类当中。
• ScheduledExecutorService 继承自 ExecutorService，增加了定时任务相关方法。
• ScheduledThreadPoolExecutor 继承自 ThreadPoolExecutor，并实现了 ScheduledExecutorService 接口。
• ForkJoinPool 是一种支持任务分解的线程池，一般要配合可分解任务接口 ForkJoinTask 来使用。

ForkJoinPool介绍：https://www.jianshu.com/p/85a928076a3c

线程池分类

newSingleThreadExecutor

单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按先进先出的顺序执行。

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

newCachedThreadPool

可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

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

newFixedThreadPool

固定数目的、可重用的线程池。

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

newScheduledThreadPool

定时线程池，支持定时及周期性任务执行。

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
              DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }

构造参数

corePoolSize

表示核心线程数量。

maximumPoolSize

表示线程池最大能够容纳同时执行的线程数，必须大于或等于 1。如果和 corePoolSize 相等即是固定大小线程池。

keepAliveTime

表示线程池中的线程空闲时间，当空闲时间达到此值时，线程会被销毁直到剩下 corePoolSize 个线程。

unit：

用来指定 keepAliveTime 的时间单位，有 MILLISECONDS、SECONDS、MINUTES、HOURS 等。

workQueue

等待队列，BlockingQueue 类型。当请求任务数大于 corePoolSize 时，任务将被缓存在此 BlockingQueue 中。

线程池三种队列区别

1. SynchronousQueue
没有容量，是无缓冲等待队列，是一个不存储元素的阻塞队列，会直接将任务交给消费者，必须等队列中的添加元素被消费后才能继续添加新的元素。

拥有公平（FIFO）和非公平(LIFO)策略，非公平策略会导致一些数据永远无法被消费的情况

使用SynchronousQueue阻塞队列一般要求maximumPoolSizes为无界(Integer.MAX_VALUE)，避免线程拒绝执行操作。

使用SynchronousQueue的目的就是保证“对于提交的任务，如果有空闲线程，则使用空闲线程来处理；否则新建一个线程来处理任务”。

2.LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue是一个无界缓存等待队列。当前执行的线程数量达到corePoolSize的数量时，剩余的元素会在阻塞队列里等待。（所以在使用此阻塞队列时maximumPoolSizes就相当于无效了），每个线程完全独立于其他线程。生产者和消费者使用独立的锁来控制数据的同步，即在高并发的情况下可以并行操作队列中的数据。

注：这个队列需要注意的是，虽然通常称其为一个无界队列，但是可以人为指定队列大小，而且由于其用于记录队列大小的参数是int类型字段，所以通常意义上的无界其实就是队列长度为 Integer.MAX_VALUE，且在不指定队列大小的情况下也会默认队列大小为 Integer.MAX_VALUE

3. ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue是一个有界缓存等待队列，可以指定缓存队列的大小，当正在执行的线程数等于corePoolSize时，多余的元素缓存在ArrayBlockingQueue队列中等待有空闲的线程时继续执行，当ArrayBlockingQueue已满时，加入ArrayBlockingQueue失败，会开启新的线程去执行，当线程数已经达到最大的maximumPoolSizes时，再有新的元素尝试加入ArrayBlockingQueue时会报错。

• threadFactory：线程工厂，线程池中使用它来创建线程，如果传入的是 null，则使用默认工厂类 DefaultThreadFactory。

DefaultThreadFactory实现了ThreadFactory接口，newThread中生产了一个个线程并且设置为不是守护线程，线程优先级均为Thread.NORM_PRIORITY。
在我们使用线程池的时候如果不自己创建线程工厂类，那么系统会给我们创建一个默认的线程工厂来生产线程(Executors中defaultThreadFactory())

• handler：执行拒绝策略的对象。当 workQueue 满了之后并且活动线程数大于 maximumPoolSize 的时候，线程池通过该策略处理请求。(RejectedExecutionException)

PS: 当 ThreadPoolExecutor 的 allowCoreThreadTimeOut 设置为 true 时，核心线程超时后也会被销毁。

流程

当我们调用 execute 或者 submit，将一个任务提交给线程池，线程池收到这个任务请求后，有以下几种处理情况：

a 当前线程池中运行的线程数量还没有达到 corePoolSize 大小时，线程池会创建一个新线程执行提交的任务，无论之前创建的线程是否处于空闲状态。

b 当前线程池中运行的线程数量已经达到 corePoolSize 大小时，线程池会把任务加入到等待队列中，直到某一个线程空闲了，线程池会根据我们设置的等待队列规则，从队列中取出一个新的任务执行。

c 如果线程数大于 corePoolSize 数量但是还没有达到最大线程数 maximumPoolSize，并且等待队列已满，则线程池会创建新的线程来执行任务。

d 最后如果提交的任务，无法被核心线程直接执行，又无法加入等待队列，又无法创建“非核心线程”直接执行，线程池将根据拒绝处理器定义的策略处理这个任务。比如在 ThreadPoolExecutor 中，如果你没有为线程池设置 RejectedExecutionHandler。这时线程池会抛出 RejectedExecutionException 异常，即线程池拒绝接受这个任务。

程序会报异常 RejectedExecutionException，拒绝策略是线程池的一种保护机制，目的就是当这种无节制的线程资源申请发生时，拒绝新的任务保护线程池。默认拒绝策略会直接报异常，但是 JDK 中一共提供了 4 种保护策略，如下：

实际上拒绝策略都是实现自接口 RejectedExecutionException，开发者也可以通过实现此接口，定制自己的拒绝策略。

阿里拒绝禁止使用 Executors原因

阿里 Java 开发手册中严禁使用 Executors 工具类来创建线程池。尤其是 newFixedThreadPool 和 newCachedThreadPool 这两个方法。

• newFixedThreadPool
  理论上可以无限添加任务到线程池。当核心线程执行时间很长（比如 sleep10s），则新提交的任务还在不断地插入到阻塞队列中，最终造成
  OOM。

• newCachedThreadPool
  缓存线程池的最大线程数为 Integer 最大值。当核心线程耗时很久，线程池会尝试创建新的线程来执行提交的任务，当内存不足时就会报无法创建线程的错误。

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整理自：
线程池之刨根问底

动图来源

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allowCoreThreadTimeOut(true) 能使核心线程销毁