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一、引言
池的概念大家并不陌生，數據庫連接池、線程池等...大體來說，有三個優點：
以上是 “池化” 技術的相同特點，至于他們之間的不同點這里不講，兩者都是為了提高性能和效率，拋開實際做連連看找不同，沒有意義。
同樣，類比于線程池來說：
重復利用線程池中已經創建的線程，相比之下省去了線程創建和銷毀的性能消耗。
當有任務創建時，不必等待線程創建，可以立即執行。
使用線程池，可以對線程統一管理，對線程的執行狀態做統一監控。
二、線程池的使用
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler);
1、關鍵參數
當向線程池中提交一個任務時，如果線程池中的線程數量小于核心線程數，即使存在空閑線程，也會新建一個線程來執行當前任務，直到線程數量大于或等于核心線程數。
當任務隊列滿了，線程池中的線程數量小于最大線程數時，創建新線程執行任務。對于無界隊列，忽略該參數。
大于核心線程數的那一部分線程的存活時間，如果這部分線程空閑超過這段時間，則進行銷毀。
線程池中的線程數大于核心線程數時，將任務放入此隊列等待執行。
用于創建線程，工廠使用 new Threa() 的方式創建線程，并為每個線程做統一規則的命名：pool-m-thread-n（m為線程池的編號，n為線程池內的線程編號）。
當線程池和隊列都滿了，則根據此策略處理任務。
2、任務隊列類型
| 名稱 | 描述 |
|---|---|
| ArrayBlockingQueue | 基于數組結構的有界阻塞隊列，此隊列按 FIFO（先進先出）原則對元素進行排序。 |
| LinkedBlockingQueue | 基于鏈表結構的阻塞隊列，此隊列按 FIFO （先進先出） 排序元素，吞吐量通常要高于 ArrayBlockingQueue。Executors.newFixedThreadPool( ) 使用了這個隊列。 |
| SynchronousQueue | 不存儲元素的阻塞隊列。每個插入操作必須等到另一個線程調用移除操作，否則插入操作一直處于阻塞狀態，吞吐量通常要高于 LinkedBlockingQueue，靜態工廠方法 Executors.newCachedThreadPool( ) 使用了這個隊列。 |
| PriorityBlockingQueue | 具有優先級的無限阻塞隊列。 |
3、飽和策略類型
| 策略名稱 | 特性 |
|---|---|
| AbortPolicy | 默認的飽和策略，直接拋出 RejectedExecutionException 異常 |
| DiscardPolicy | 不處理，直接丟棄任務 |
| CallerRunsPolicy | 使用調用者的線程執行任務 |
| DiscardOldestPolicy | 丟棄隊列里最近的一個任務，執行當前任務 |
同時，還可以自行實現 RejectedExecutionHandler 接口來自定義飽和策略，比如記錄日志、持久化等等。
void execute(Runnable command)
ThreadFactory namedThreadFactory =
new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("demo-pool-%d").build();
ExecutorService executor =
new ThreadPoolExecutor(
10,
1000,
60L,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>(10),
namedThreadFactory,
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
executor.execute(
() -> {
System.out.println(1111);
});
注意使用 execute 方法提交任務時，沒有返回值。
Future<?> submit(Runnable task)
Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
return 1 + 1;
});
Integer result = future.get();
還可以使用 submit 方法提交任務，該方法返回一個 Future 對象，通過 Future#get( ) 方法可以獲得任務的返回值，該方法會一直阻塞知道任務執行完畢。還可以使用 Future#get(long timeout, TimeUnit unit) 方法，該方法會阻塞一段時間后立即返回，而這時任務可能沒有執行完畢。
5、關閉線程池
ThreadPoolExecutor 提供了 shutdown( ) 和 shutdownNow( ) 兩個方法關閉線程池。原理是首先遍歷線程池的工作線程，依次調用 interrupt( ) 方法中斷線程，這樣看來如果無法響應中斷的任務就不能終止。
兩者區別是：
shutdownNow( )
shutdown( )
如果調用了其中一種方法，isShutdown 方法就會返回 true。當所有的任務都已關閉后, 才表示線程池關閉成功，這時調用 isTerminaed 方法會返回 true。實際應用中可以根據任務是否 一定要執行完畢 的特性，決定使用哪種方法關閉線程池。
6、合理的配置線程池
通常我們可以 根據 CPU 核心數量來設計線程池數量 。
可以通過 Runtime.getRuntime().availableProcessors() 方法獲得當前設備的物理核心數量。值得注意的是，如果應用運行在一些 docker 或虛擬機容器上時，該方法取得的是當前物理機的 CPU 核心數。
其中 n 為 CPU 核心數量。
為什么加 1：即使當計算密集型的線程偶爾由于缺失故障或者其他原因而暫停時，這個額外的線程也能確保 CPU 的時鐘周期不會被浪費。
三、線程池的運行過程
當提交一個新任務時，線程池的處理步驟：
線程池的源碼比較簡單易懂，感興趣的小伙伴可以自行查看 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor ，在線程池中每個任務都被包裝為一個一個的 Worker ，下面簡單看下 Worker 的 run( ) 方法：
try {
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
w.lock();
// If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
// if not, ensure thread is not interrupted. This
// requires a recheck in second case to deal with
// shutdownNow race while clearing interrupt
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
task.run();
} catch (RuntimeException x) {
thrown = x; throw x;
} catch (Error x) {
thrown = x; throw x;
} catch (Throwable x) {
thrown = x; throw new Error(x);
} finally {
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
task = null;
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
可以看到不斷的循環取出 Task 并執行，而在任務的執行前后，有 beforeExecute 和 afterExecute 方法，我們可以實現兩個方法實現一些監控邏輯。除此之外還可以集合線程池的一些屬性或者重寫 terminated() 方法在線程池關閉時進行監控。
四、常見的幾種線程池實現
在 Executors 中提供了集中常見的線程池，分別應用在不同的場景。
上面幾種線程池的特性主要依賴于 ThreadPoolExecutor 的幾個參數來實現，不同的核心線程數量，以及不同類型的阻塞隊列，同時我們還可以自行實現自己的線程池滿足業務需求。
值得注意的是，并不推薦使用 Executors 創建線程池，詳見下：
Executors.newFixedThreadPool(int nThread)
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
繼續來看 LinkedBlockingQueue ：
public LinkedBlockingQueue() {
this(Integer.MAX_VALUE);
}
public LinkedBlockingQueue(int capacity) {
if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();
this.capacity = capacity;
last = head = new Node<E>(null);
}
可以看到使用 LinkedBlockingQueue 創建的是 Integer.MAX_VALUE 大小的隊列，會堆積大量的請求，從而造成 OOM
Executors.newSingleThreadExexutor( )
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
同樣，使用的 LinkedBlockingQueue ，一樣的情況
Executors.newCachedThreadPool( )
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
代碼課件線程池使用的最大線程數是 Integer.MAX_VALUE ，可能會創建大量線程，導致 OOM
Executors.newScheduleThreadPool()
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}
和上面是一樣的問題，最大線程數是 Integer.MAX_VALUE
所以原則上來說禁止使用 Executors 創建線程池， 而使用 ThreadPoolExecutor 的構造函數來創建線程池。
五、結語
線程池在開發中還是比較常見的，結合不同的業務場景，結合最佳實踐配置正確的參數，可以幫助我們的應用性能得到提升。
以上就是談談Java 線程池的詳細內容，更多關于Java 線程池的資料請關注億速云其它相關文章！
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