线程池原理

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线程池做的工作主要是控制运行的线程的数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了线程池的最大容量，那么超出数量的线程将会进行排队等待，等待其它线程执行完毕，再从任务队列中取出任务来执行。它的主要特定是：线程服用、控制最大并发数和管理线程。

线程复用

每一个 Thread 的类都有一个 start 方法。当调用 start 启动线程时 Java 虚拟机会调用该类的 run 方法。那么该类的 run() 方法中就是调用 Runnable 对象的 run() 方法。如果继承重写 Thread 类，在其 start 方法中添加不断循环调用传递过来的 Runnable 对象。这就是线程池的实现原理，循环方法中不断获取 Runnable 是用 Queue 实现的，在获取下一个 Runnable 之前可以是阻塞的。

线程池的组成

一般的线程池主要分为以下 4 个组成部分：

线程池管理器：用于创建并管理线程池
工作线程：线程池中的线程
任务接口：每个任务必须实现的接口，用于工作线程调度其运行
任务队列：用于存放待处理的任务，提供一种缓冲机制

Java 中的线程池是通过 Executor 架构实现的，该架构中用到了 Executor、Executors、ExecutorService、ThreadPoolExecutor、Callable 和 Future、FutureTask 这些类。

ThreadPoolExecutor 的构造方法如下：

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

参数详解

corePoolSize：指定了线程池中的线程数量；
maximumPoolSize：指定了线程池中的最大线程数量；
keepAliveTime：当前线程池数量超过 corePoolSize 时，多余的空闲线程的存活时间，即多次时间内会被销毁；
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。

拒绝策略

当线程池中的线程已经到达了阈值，无法继续为新任务服务，同时，等待队列也排满了，再也塞不下新任务了。这时就需要使用拒绝策略机制来处理这个问题。

JDK 内置的拒绝策略如下：

AbortPolicy：直接抛出异常，阻止系统正常运行；
CallerRunsPolicy：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，但极有可能导致任务提交线程的性能会急剧下降；
DiscardOldestPolicy：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：该策略默默地丢弃无法处理的任务，不予任何处理。如果任务丢失，这是最好的一种方案。

上述的内置拒绝策略均实现了 RejectedExecutionHandler 接口，若已上策略仍然无法满足实际需要，完全可以自己扩展 RejectedExecutionHandler 接口，该接口的定义如下：

public interface RejectedExecutionHandler {
    void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor);
}

线程池工作过程

线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是最为参数传进来的。不过，就算队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。
当调用 execute() 方法添加一个任务时，线程池会做如下判断：
- 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；
- 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize，那么将这个任务放入对待队列；
- 如果等待队列已满，而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务；
- 如果等待队列已满，而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，那么线程池会抛出异常 RejectExecutionException。
当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。
当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）后，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于 corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以在线程池的所有任务完成之后，它最终会收缩到 corePoolSize 大小。

线程池原理

线程复用

线程池的组成

拒绝策略

线程池工作过程

示意图