線程池是啥？

一、爲什麼要用線程池

一個線程執行某個任務的時間片可以分成3塊，創建線程T1，執行任務T2，銷燬線程T3，現實中往往是 T1+T3>T2,也就是真正執行任務花費的時間很短，反而是創建與銷燬線程更耗時，也是就是若我們需要多個線程去執行任務時，線程的創建和銷燬會佔用更多資源。於是有人提出提前創建一堆線程，然後把它們放在一個容器中統一進行管理，需要用的時候就直接拿出來用，用完之後再放回池子裏。這樣就不會在線程的創建和銷燬上浪費時間。

上面的“池子”就是線程池，很明顯線程池可以給我們帶來很多好處：

低資源消耗，降低了頻繁創建線程和銷燬線程的開銷
提高響應速度
提高線程的可管理性，可以對線程進行一些操作，方便管理線程

二、線程池中的核心參數

這個池子給我們帶來很多好處，但這個池子不是沒有邊界的，需要一些參數來限制這個池子。

2.1 corePoolSize

核心線程的最大個數，這個參數跟後面講述的線程池的實現原理有非常大的關係。在創建了線程池後，默認情況下，線程池中並沒有任何線程，而是等待有任務到來才創建線程去執行任務，除非調用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，從這2個方法的名字就可以看出，是預創建線程的意思，即在沒有任務到來之前就創建corePoolSize個線程或者一個線程。默認情況下，在創建了線程池後，線程池中的線程數爲0，當有任務來之後，就會創建一個線程去執行任務，當線程池中的線程數目達到corePoolSize後，就會把到達的任務放到緩存隊列當中。

非核心線程：當等待隊列滿了，如果當前線程數沒有超過最大線程數，則會新建線程執行任務，那麼核心線程和非核心線程到底有什麼區別呢？說出來你可能不信，本質上它們沒有什麼區別，創建出來的線程也根本沒有標識去區分它們是核心還是非核心的，線程池只會去判斷已有的線程數（包括核心和非核心）去跟核心線程數和最大線程數比較，來決定下一步的策略。

2.2 maximumPoolSize

線程池最大線程數，它表示在線程池中最多能創建多少個線程。線程數量超過這個值就會拋異常。

2.3 keepAliveTime

表示線程沒有任務執行時最多保持多久時間會終止。默認情況下，只有當線程池中的線程數大於corePoolSize時，keepAliveTime纔會起作用，直到線程池中的線程數不大於corePoolSize，即當線程池中的線程數大於corePoolSize時，如果一個線程空閒的時間達到keepAliveTime，則會終止，直到線程池中的線程數不超過corePoolSize。但是allowCoreThreadTimeOut(true)方法可以使得線程池中的線程數不大於corePoolSize時，keepAliveTime參數也會起作用，直到線程池中的線程數爲0。

unit是參數keepAliveTime的時間單位，有7種取值，在TimeUnit類中有7種靜態屬性：

TimeUnit.DAYS;               //天
TimeUnit.HOURS;             //小時
TimeUnit.MINUTES;           //分鐘
TimeUnit.SECONDS;           //秒
TimeUnit.MILLISECONDS;      //毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS;      //微妙
TimeUnit.NANOSECONDS;       //納秒

2.4 workQueue

任務隊列，是一個阻塞隊列，用來存儲等待執行的任務，會對線程池的運行過程產生重大影響，一般來說，這裏的阻塞隊列有以下幾種選擇：ArrayBlockingQueue;LinkedBlockingQueue;SynchronousQueue。

ArrayBlockingQueue：這是一個由數組實現的容量固定的有界阻塞隊列，，此隊列按 FIFO（先進先出）原則對元素進行排序

SynchronousQueue：沒有容量，不能緩存數據；每個put必須等待一個take; offer()的時候如果沒有另一個線程在poll()或者take()的話返回false。靜態工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個隊列。

LinkedBlockingQueue：這是一個由單鏈表實現的默認無界的阻塞隊列。LinkedBlockingQueue提供了一個可選有界的構造函數，而在未指明容量時，容量默認爲Integer.MAX_VALUE。靜態工廠方法Executors.newFixedThreadPool()使用了這個隊列。

2.5 threadFactory

線程工廠，主要用來創建線程。

2.6 handler

表示當拒絕處理任務時的策略，有以下四種取值：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務並拋出RejectedExecutionException異常。 
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丟棄任務，但是不拋出異常。 
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務，然後重新嘗試執行任務（重複此過程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由調用線程處理該任務

三、 Executor、ExecutorService、Executors

Executor 是一個抽象層面的核心接口，它定義了execute()方法，用來接收一個Runnable接口的對象。

ExecutorService 接口繼承了Executor 接口，是Executor 的子接口。ExecutorService 接口對 Executor 接口進行了擴展，提供了返回 Future 對象，終止，關閉線程池等方法。當調用 shutDown 方法時，線程池會停止接受新的任務，但會完成正在 pending 中的任務。Executor接口中execute()方法不返回任何結果，而ExecutorService接口中submit()方法可以通過一個 Future 對象返回運算結果。通過 ExecutorService.submit() 方法返回的 Future 對象，還可以取消任務的執行。Future 提供了 cancel() 方法用來取消執行 pending 中的任務。

Executors 類提供了若干個靜態方法，用於生成不同類型的線程池。但線程池不允許使用 Executors 去創建，而是通過 ThreadPoolExecutor 的方式，下面將介紹。

四、ThreadPoolExecutor

講完了上面的核心參數就可以看看怎麼創建線程池了，ThreadPoolExecutor是線程池的核心類，有4個構造方法可以得到我們需要的線程池：

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             threadFactory, defaultHandler);
}

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), handler);
 }

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
                null :
                AccessController.getContext();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

五、線程的任務處理流程

當在execute(Runnable)方法中提交新任務並且少於corePoolSize線程正在運行時，即使其他工作線程處於空閒狀態，也會創建一個新線程來處理該請求。如果有多於corePoolSize但小於maximumPoolSize線程正在運行，則僅當隊列已滿時纔會創建新線程。通過設置corePoolSize和maximumPoolSize相同，您可以創建一個固定大小的線程池。通過將maximumPoolSize設置爲基本上無界的值，例如Integer.MAX_VALUE，您可以允許池容納任意數量的併發任務。通常，核心和最大池大小僅在構建時設置，但也可以使用setCorePoolSize和setMaximumPoolSize進行動態更改。

六、常見的線程池及其使用場景

在 Executors 類裏面提供了一些靜態工廠，生成一些常用的線程池。

6.1 newFixedThreadPool

創建固定大小的線程池，每提交一個任務就是一個線程，直到達到線程池的最大數量，然後後面進入等待隊列直到前面的任務完成才繼續執行。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個線程因爲執行異常而結束，那麼線程池會補充一個新線程。

6.2 newCachedThreadPool（推薦使用）

創建一個可緩存的線程池。如果線程池的大小超過了處理任務所需要的線程，那麼就會回收部分空閒（60秒不執行任務）的線程，當任務數增加時，此線程池又可以智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小做限制，線程池大小完全依賴於操作系統（或者說 JVM）能夠創建的最大線程大小。

6.3 newSingleThreadExecutor

創建一個單線程的線程池。這個線程池只有一個線程在工作，也就是相當於單線程串行執行所有任務。如果這個唯一的線程因爲異常結束，那麼會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。

6.4 newScheduledThreadPool

創建一個大小無限的線程池。此線程池支持定時以及週期性執行任務的需求。

線程池不允許使用Executors去創建，而是通過ThreadPoolExecutor的方式，這樣的處理方式讓寫的同學更加明確線程池的運行規則，規避資源耗盡的風險。說明：Executors各個方法的弊端：
1）newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor:
主要問題是堆積的請求處理隊列可能會耗費非常大的內存，甚至OOM。
2）newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool:
主要問題是線程數最大數是Integer.MAX_VALUE，可能會創建數量非常多的線程，甚至OOM。

七、如何合理配置線程池的大小

線程池究竟設成多大是要看你給線程池處理什麼樣的任務，任務類型不同，線程池大小的設置方式也是不同的。

任務一般可分爲：CPU密集型、IO密集型、混合型，對於不同類型的任務需要分配不同大小的線程池。

CPU密集型任務
儘量使用較小的線程池，一般爲CPU核心數+1。
因爲CPU密集型任務使得CPU使用率很高，若開過多的線程數，只能增加上下文切換的次數，因此會帶來額外的開銷。
IO密集型任務
可以使用稍大的線程池，一般爲2*CPU核心數。
IO密集型任務CPU使用率並不高，因此可以讓CPU在等待IO的時候去處理別的任務，充分利用CPU時間。
混合型任務
可以將任務分成IO密集型和CPU密集型任務，然後分別用不同的線程池去處理。
只要分完之後兩個任務的執行時間相差不大，那麼就會比串行執行來的高效。
因爲如果劃分之後兩個任務執行時間相差甚遠，那麼先執行完的任務就要等後執行完的任務，最終的時間仍然取決於後執行完的任務，而且還要加上任務拆分與合併的開銷，得不償失。

八、怎麼理解無界隊列和有界隊列

有界隊列
1.初始的poolSize < corePoolSize，提交的runnable任務，會直接做爲new一個Thread的參數，立馬執行。
2.當提交的任務數超過了corePoolSize，會將當前的runable提交到一個block queue中。
3.有界隊列滿了之後，如果poolSize < maximumPoolsize時，會嘗試new 一個Thread的進行救急處理，立馬執行對應的runnable任務。
4.如果3中也無法處理了，就會走到第四步執行reject操作。
無界隊列
與有界隊列相比，除非系統資源耗盡，否則無界的任務隊列不存在任務入隊失敗的情況。當有新的任務到來，系統的線程數小於corePoolSize時，則新建線程執行任務。當達到corePoolSize後，就不會繼續增加，若後續仍有新的任務加入，而沒有空閒的線程資源，則任務直接進入隊列等待。若任務創建和處理的速度差異很大，無界隊列會保持快速增長，直到耗盡系統內存。當線程池的任務緩存隊列已滿並且線程池中的線程數目達到maximumPoolSize，如果還有任務到來就會採取任務拒絕策略。

線程池是啥？

一、爲什麼要用線程池

二、線程池中的核心參數

2.1 corePoolSize

2.2 maximumPoolSize

2.3 keepAliveTime

2.4 workQueue

2.5 threadFactory

2.6 handler

三、 Executor、ExecutorService、Executors

四、ThreadPoolExecutor

五、線程的任務處理流程

六、常見的線程池及其使用場景

6.1 newFixedThreadPool

6.2 newCachedThreadPool（推薦使用）

6.3 newSingleThreadExecutor

6.4 newScheduledThreadPool

七、如何合理配置線程池的大小

八、怎麼理解無界隊列和有界隊列

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線程池 是啥？

一、爲什麼要用線程池

二、線程池中的核心參數

2.1 corePoolSize

2.2 maximumPoolSize

2.3 keepAliveTime

2.4 workQueue

2.5 threadFactory

2.6 handler

三、 Executor、ExecutorService、Executors

四、ThreadPoolExecutor

五、線程的任務處理流程

六、常見的線程池及其使用場景

6.1 newFixedThreadPool

6.2 newCachedThreadPool（推薦使用）

6.3 newSingleThreadExecutor

6.4 newScheduledThreadPool

七、如何合理配置線程池的大小

八、怎麼理解無界隊列和有界隊列

線程池是啥？