java中的線程池是運用場景最多的併發組件，幾乎所有的異步或者併發任務的程序都可以使用線程池。在開發過程中使用線程池將會帶來3個好處：
- 降低資源的消耗。通過反覆利用已創建的線程降低線程創建和銷燬造成的消耗；
- 提高響應速度。當任務到達時，任務可以不需要等到線程創建就立即執行；
- 提高線程的可管理性。
線程池的主要處理流程
當提交一個新任務到線程池時，線程池的主要處理流程如下：
- 線程池判斷核心線程池裏的線程是否都在執行任務。如果不是，則創建一個新的工作線程來執行任務。如果核心線程池裏的線程都在執行任務，則進入下一個流程。
- 線程池判斷工作隊列是否已經滿了，如果沒有則將提交的任務存儲在工作隊列裏，如果已經滿了則進入下一個工作流程。
- 線程池判斷線程池的線程是否都處於工作狀態，如果不是則創建一個新的工作線程來執行任務，如果已經滿了則交給飽和策略來處理這個任務。
使用者提交任務
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|/ Y Y Y
核心線程池是否滿了--------->隊列是否滿了--------->線程池是否滿了------->按照策略執行無法執行的任務
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|N |N |N
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創建線程執行任務 將任務存儲在隊列裏 創建線程執行任務 
ThreadPoolExecutor執行execute方法分爲以下4中情況：
- 如果當前運行的線程小於corePoolSize，則創建線程來執行任務（注意：執行這一步需要獲取去全局鎖）。
- 如果運行的線程等於或者多於corePoolSize，則將任務加入到BlockingQueue。
- 如果無法將任務加入到BlockingQueue（隊列已滿），則創建新的線程來處理任務（注意執行這一步驟需要獲取全局鎖）。
- 如果創建新線程將使當前運行的線程超出maximumPoolSize，則任務將被拒絕，並調用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。
ThreadPoolExecutor採取上述步驟的總體設計思路，是爲了在執行execute()方法時，儘可能地避免獲取全局鎖（那將會是一個嚴重的可伸縮瓶頸）。在ThreadPoolExecutor完成預熱之後（當前運行的線程數大於等於corePoolSize），幾乎所有的execute方法調用都是執行步驟二，而步驟二不需要獲取全局鎖。
源碼如下(java7)：
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
int c = ctl.get();
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}工作線程：線程池創建線程時，會將線程封裝成工作線程Worker，Worker在執行任務後，還會循環獲取工作隊列裏的任務來執行。
線程池中的線程執行任務分爲兩種情況：
- 在execute()方法中創建一個線程時，會讓這個線程執行當前的任務。
- 這個線程執行完當前任務後，會反覆從BlockingQueue獲取任務來執行。
線程池的使用
我們可以通過ThreadPoolExecutor來創建一個線程池，常用的構造方法如下 ：
new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,
maximumPoolSize,
keepAliveTime,
milliseconds,
runnableTaskQueue,
handler);corePoolSize：線程池的基本大小，當提交一個任務到線程池時，線程池會出創建一個線程來執行任務，即使其他空閒的基本線程能夠執行新任務也會創建線程，等到需要執行的任務數大於線程池的基本大小時就不在創建。如果調用了線程池的prestartAllCoreThreads()方法，線程池會提前創建並啓動所有的基本線程；
runnableTaskQueue：任務隊列，用於保存等待執行的阻塞隊列，可以選擇使用以下幾種阻塞隊列：
- ArrayBlockingQueue：基於數組結構的有界阻塞隊列
- LinkedBlockingQueue：基於鏈表結構的阻塞隊列
- SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列，每個插入操作必須等到另一個點成調用移除操作，否則插入操作一直處於阻塞狀態，吞吐量通常高於LinkedBlockingQueue，靜態工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個隊列
- PriorityBlockingQueue：一個具有優先級的無限阻塞隊列
maximumPoolSize：線程池的最大數量，線程池允許創建的最大線程數。如果隊列池滿了，並且已創建的線程數小於最大線程數，則線程池會創建新的線程來執行任務。指的注意的是，如果使用了無界的任務隊列這個參數就不會有什麼效果；
ThreadFactory：用於設置創建線程的工廠，可以通過線程工廠給每個牀架出來的線程設置更有意義的名稱。
RejectedExcutionHandler（飽和策略）：當隊列和線程池都滿了，說明線程池處於飽和狀態，那麼必須採取一種策略來處理提交的新任務。者個策略默認情況下是AbortPolicy，表示無法處理任務時拋出異常。在JDK1.5中java線程池提供了以下4中策略:
- AbortPolicy：直接拋出異常
- CallerRunsPolicy：只用調用者所在線程來運行任務
- DiscardOldestPolicy：丟棄隊列裏最近的一個任務，並執行當前的任務
- DiscardPolicy：不處理，丟棄掉
當前也可以根據應用場景來實現RejectedExcutionHandler接口定義自定義策略。如記錄日誌或者持久化存儲不能處理的任務；
keepAliveTime：線程活動保持時間，線程池的工作線程空閒之後，保持存活的時間。所以如果任務很多，並且每個任務執行的時間都很短，可以調大時間，體高線程的利用率。
TimeUnit：線程活動保持時間的單位，可選的單位有天（DAYS）、小時（HOURS）、分鐘（MINUTES）、毫秒（MILLISECONDS）、微秒（MICROSECONDS，千分之一毫秒）和納秒（NANOSECONDS，千分之一微秒）
向線程池提交任務
可以使用兩個方法向線程池提交任務，分別爲execute()和submit方法。
execute用於提交不需要返回值的任務（無法判斷任務是否被執行成功），示例：
threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO
}
});submit方法用於提交需要返回值的任務，線程池會返回一個future類型的對象，通過這個future對象可以判斷任務是否執行成功，並且可以通過future的get()方法來獲取返回值，get()方法阻塞當前線程直到任務完成，而使用get(long timeout, TimeUnit unit)則會阻塞當前線程一段時間後立即返回，這個時候可能任務沒有執行完。
Future<?> future = threadPool.submit(taskWithReturnValue);
try {
Object s = future.get();
} catch (InterruptedException e1) {
// 處理中斷異常
} catch (ExecutionException e1) {
// 處理無法執行的任務異常
} finally {
//關閉線程池
threadPool.shutdown();
}關閉線程池
可以使用線程池的shutdown或者shutdownNow方法來關閉線程池。他們的原理遍歷線程池中的工作線程，然後逐個調用線程的inerrupt方法來中斷線程，所以無法響應中斷的任務可能永遠無法終止。這兩個方法存在一定的區別，shutdownNow首先將線程池的狀態設置爲STOP，然後嘗試停止所有正在執行或暫停任務的線程，並返回等待執行的任務的列表，而shutdown只是將線程的狀態設置爲SHUTDOWN狀態，然後中斷所有沒有正在執行任務的線程。
只要調用了這兩個方法中的任意一個，isShutdown方法就會返回true，當所有的任務都已經關閉了之後，才表示線程池關閉成功，這時候調用isTerminated方法會返回true。至於應該調用哪種方法來關閉線程池，應該由提交到線程池中的任務特性來決定，通常調用shutdown方法來關閉線程池，如果任務不一定要執行完則可以調用shutdownNow方法。
合理配置線程池
要向合理分配線程池，就必須首先分析任務的特性，可以從以下幾個角度來分析：
- 任務的性質：CPU密集型任務、IO密集型任務、混合型任務
- 任務的優先級：高、中、低
- 任務的執行時間：長、中、短
- 任務的依賴性：是否依賴其他系統資源，如數據庫連接
性質不同的任務可以使不同規模的線程池分開處理。CPU密集型任務應該分配儘可能小的線程，如配置Ncpu+1個線程的線程池。由於IO密集型任務線程並不是一直在執行任務，則應分配儘可能多的線程，如2*Ncpu 。混合型的任務，如果可以拆分，將其拆分成一個CPU密集型的任務和一個IO密集型的任務，這要兩個任務執行的時間相差不是太大，那麼分解後執行的吞吐量將高於串行執行的吞吐量，如果這兩個任務執行的時間相差太大，則沒必要進行分解。可以通過Runtime.getRuntime().avaliableProcessors()方法獲得當前設備的CPU個數。
優先級不同的任務可以使用優先級隊列PriorityBlockingQueue來處理。他可以讓優先級高的任務先執行。注意如果一直有優先級高的任務提交到隊列裏，那麼優先級低的線程將可能永遠必能執行。
執行時間不同的線程可以提交到不同規模的線程池來處理，或者可以使用優先級隊列，讓執行時間短的任務先執行。
以來數據庫連接池的任務，因爲提交sql之後需要等待數據庫返回結果，等待的時間越長，則CPU的空閒時間就越長，那麼線程數應該設置的更大，這樣才能更好的利用CPU。
建議使用有節隊列：永傑隊列能能加系統的穩定性和預警能力，可以根據需要設置的大一點，比如幾千。有一次，我們系統裏後臺任務線程池隊列和線程池全滿了，不斷拋出拋棄任務的異常，通過排查發現是數據庫出了問題，導致執行sql變得非常緩慢，因爲後臺任務線程池裏的任務全是需要向數據庫查詢和插入數據的，所以導致線程池裏的工作線程全部阻塞，任務積壓在線程池裏。如果當時我們設置成有界隊列，那麼線程池裏的隊列就會越來越多，有可能會撐滿內存，導致整個系統不可用，而不只是後臺任務出現問題。當然，我們系統的所有任務使用單獨的服務器部署的，我們使用不同規模的線程池來完成不同類型的任務，但是出現這樣的問題也會影響到其他任務。
線程池的監控
如果在系統中大量使用線程池，則有必要對線程池進行監控，方便在出現問題時，可以根據線程池的使用情況快速定位問題。可以通過線程池提供的參數來進行監控，在監控線程池的時候可以使用以下屬性：
- takeCount：線程池需要執行的任務數量
- completedTaskCount：線程池在運行過程中已完成的任務數量，小於等於takeCount
- largestPoolSize：線程池裏曾經創建過的最大線程數量。通過這個數據可以知道線程池是否已經滿過。如果該值等於線程池的最大大小，則表示線程池曾經滿過。
- getPoolSize：線程池的線程數量。如果線程池不銷燬的話，線程池裏的線程不會自動銷燬，所以這個大小隻增不減。
- getActiveCount：獲取活動的線程數。
通過擴展線程池進行監控。可以通過繼承線程池來自定義線程池，重寫線程池的 beforeExecute、afterExecute和terminated方法，也可以在任務執行前、執行後和線程池關閉前執行一些代碼來進行監控。例如監控任務的平均執行時間和最小執行時間等。這幾個方法在線程池裏是空方法：
protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) { }
protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) { }
protected void terminated() { }
