线程池是啥？

一、为什么要用线程池

一个线程执行某个任务的时间片可以分成3块，创建线程T1，执行任务T2，销毁线程T3，现实中往往是 T1+T3>T2,也就是真正执行任务花费的时间很短，反而是创建与销毁线程更耗时，也是就是若我们需要多个线程去执行任务时，线程的创建和销毁会占用更多资源。于是有人提出提前创建一堆线程，然后把它们放在一个容器中统一进行管理，需要用的时候就直接拿出来用，用完之后再放回池子里。这样就不会在线程的创建和销毁上浪费时间。

上面的“池子”就是线程池，很明显线程池可以给我们带来很多好处：

低资源消耗，降低了频繁创建线程和销毁线程的开销
提高响应速度
提高线程的可管理性，可以对线程进行一些操作，方便管理线程

二、线程池中的核心参数

这个池子给我们带来很多好处，但这个池子不是没有边界的，需要一些参数来限制这个池子。

2.1 corePoolSize

核心线程的最大个数，这个参数跟后面讲述的线程池的实现原理有非常大的关系。在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中。

非核心线程：当等待队列满了，如果当前线程数没有超过最大线程数，则会新建线程执行任务，那么核心线程和非核心线程到底有什么区别呢？说出来你可能不信，本质上它们没有什么区别，创建出来的线程也根本没有标识去区分它们是核心还是非核心的，线程池只会去判断已有的线程数（包括核心和非核心）去跟核心线程数和最大线程数比较，来决定下一步的策略。

2.2 maximumPoolSize

线程池最大线程数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程。线程数量超过这个值就会抛异常。

2.3 keepAliveTime

表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize，即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是allowCoreThreadTimeOut(true)方法可以使得线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0。

unit是参数keepAliveTime的时间单位，有7种取值，在TimeUnit类中有7种静态属性：

TimeUnit.DAYS;               //天
TimeUnit.HOURS;             //小时
TimeUnit.MINUTES;           //分钟
TimeUnit.SECONDS;           //秒
TimeUnit.MILLISECONDS;      //毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS;      //微妙
TimeUnit.NANOSECONDS;       //纳秒

2.4 workQueue

任务队列，是一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务，会对线程池的运行过程产生重大影响，一般来说，这里的阻塞队列有以下几种选择：ArrayBlockingQueue;LinkedBlockingQueue;SynchronousQueue。

ArrayBlockingQueue：这是一个由数组实现的容量固定的有界阻塞队列，，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序

SynchronousQueue：没有容量，不能缓存数据；每个put必须等待一个take; offer()的时候如果没有另一个线程在poll()或者take()的话返回false。静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。

LinkedBlockingQueue：这是一个由单链表实现的默认无界的阻塞队列。LinkedBlockingQueue提供了一个可选有界的构造函数，而在未指明容量时，容量默认为Integer.MAX_VALUE。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。

2.5 threadFactory

线程工厂，主要用来创建线程。

2.6 handler

表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。 
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

三、 Executor、ExecutorService、Executors

Executor 是一个抽象层面的核心接口，它定义了execute()方法，用来接收一个Runnable接口的对象。

ExecutorService 接口继承了Executor 接口，是Executor 的子接口。ExecutorService 接口对 Executor 接口进行了扩展，提供了返回 Future 对象，终止，关闭线程池等方法。当调用 shutDown 方法时，线程池会停止接受新的任务，但会完成正在 pending 中的任务。Executor接口中execute()方法不返回任何结果，而ExecutorService接口中submit()方法可以通过一个 Future 对象返回运算结果。通过 ExecutorService.submit() 方法返回的 Future 对象，还可以取消任务的执行。Future 提供了 cancel() 方法用来取消执行 pending 中的任务。

Executors 类提供了若干个静态方法，用于生成不同类型的线程池。但线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，下面将介绍。

四、ThreadPoolExecutor

讲完了上面的核心参数就可以看看怎么创建线程池了，ThreadPoolExecutor是线程池的核心类，有4个构造方法可以得到我们需要的线程池：

 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、线程的任务处理流程

当在execute(Runnable)方法中提交新任务并且少于corePoolSize线程正在运行时，即使其他工作线程处于空闲状态，也会创建一个新线程来处理该请求。如果有多于corePoolSize但小于maximumPoolSize线程正在运行，则仅当队列已满时才会创建新线程。通过设置corePoolSize和maximumPoolSize相同，您可以创建一个固定大小的线程池。通过将maximumPoolSize设置为基本上无界的值，例如Integer.MAX_VALUE，您可以允许池容纳任意数量的并发任务。通常，核心和最大池大小仅在构建时设置，但也可以使用setCorePoolSize和setMaximumPoolSize进行动态更改。

六、常见的线程池及其使用场景

在 Executors 类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。

6.1 newFixedThreadPool

创建固定大小的线程池，每提交一个任务就是一个线程，直到达到线程池的最大数量，然后后面进入等待队列直到前面的任务完成才继续执行。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

6.2 newCachedThreadPool（推荐使用）

创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说 JVM）能够创建的最大线程大小。

6.3 newSingleThreadExecutor

创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当於单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

6.4 newScheduledThreadPool

创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。说明：Executors各个方法的弊端：
1）newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor:
主要问题是堆积的请求处理队列可能会耗费非常大的内存，甚至OOM。
2）newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool:
主要问题是线程数最大数是Integer.MAX_VALUE，可能会创建数量非常多的线程，甚至OOM。

七、如何合理配置线程池的大小

线程池究竟设成多大是要看你给线程池处理什么样的任务，任务类型不同，线程池大小的设置方式也是不同的。

任务一般可分为：CPU密集型、IO密集型、混合型，对于不同类型的任务需要分配不同大小的线程池。

CPU密集型任务
尽量使用较小的线程池，一般为CPU核心数+1。
因为CPU密集型任务使得CPU使用率很高，若开过多的线程数，只能增加上下文切换的次数，因此会带来额外的开销。
IO密集型任务
可以使用稍大的线程池，一般为2*CPU核心数。
IO密集型任务CPU使用率并不高，因此可以让CPU在等待IO的时候去处理别的任务，充分利用CPU时间。
混合型任务
可以将任务分成IO密集型和CPU密集型任务，然后分别用不同的线程池去处理。
只要分完之后两个任务的执行时间相差不大，那么就会比串行执行来的高效。
因为如果划分之后两个任务执行时间相差甚远，那么先执行完的任务就要等后执行完的任务，最终的时间仍然取决于后执行完的任务，而且还要加上任务拆分与合并的开销，得不偿失。

八、怎么理解无界队列和有界队列

有界队列
1.初始的poolSize < corePoolSize，提交的runnable任务，会直接做为new一个Thread的参数，立马执行。
2.当提交的任务数超过了corePoolSize，会将当前的runable提交到一个block queue中。
3.有界队列满了之后，如果poolSize < maximumPoolsize时，会尝试new 一个Thread的进行救急处理，立马执行对应的runnable任务。
4.如果3中也无法处理了，就会走到第四步执行reject操作。
无界队列
与有界队列相比，除非系统资源耗尽，否则无界的任务队列不存在任务入队失败的情况。当有新的任务到来，系统的线程数小于corePoolSize时，则新建线程执行任务。当达到corePoolSize后，就不会继续增加，若后续仍有新的任务加入，而没有空闲的线程资源，则任务直接进入队列等待。若任务创建和处理的速度差异很大，无界队列会保持快速增长，直到耗尽系统内存。当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略。

线程池是啥？

一、为什么要用线程池

二、线程池中的核心参数

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、线程的任务处理流程

六、常见的线程池及其使用场景

6.1 newFixedThreadPool

6.2 newCachedThreadPool（推荐使用）

6.3 newSingleThreadExecutor

6.4 newScheduledThreadPool

七、如何合理配置线程池的大小

八、怎么理解无界队列和有界队列

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线程池 是啥？

一、为什么要用线程池

二、线程池中的核心参数

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、线程的任务处理流程

六、常见的线程池及其使用场景

6.1 newFixedThreadPool

6.2 newCachedThreadPool（推荐使用）

6.3 newSingleThreadExecutor

6.4 newScheduledThreadPool

七、如何合理配置线程池的大小

八、怎么理解无界队列和有界队列

线程池是啥？