通過(guò)之前的一篇文章，我們總結(jié)了Executor框架。而在Executor框架中，ThreadPoolExecutor 是最核心的類。
ThreadPoolExecutor 看字面意思，是線程池的執(zhí)行器。我們本篇文章就基于ThreadPoolExecutor 這個(gè)類來(lái)展開(kāi)總結(jié)線程池。
下篇文章會(huì)從源碼的角度解析ThreadPoolExecutor原理。

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一、ThreadPoolExecutor類分析 1、構(gòu)造方法

構(gòu)造方法源碼如下：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//核心線程數(shù)
                              int maximumPoolSize,//大線程數(shù)，可同時(shí)運(yùn)行的大線程數(shù)
                              long keepAliveTime,//除核心線程數(shù)之外的，空閑下來(lái)的線程的存活時(shí)間
                              TimeUnit unit,//時(shí)間單位
                              BlockingQueueworkQueue,//裝任務(wù)的隊(duì)列，存儲(chǔ)等待執(zhí)行的任務(wù)
                              ThreadFactory threadFactory,//線程工廠，可自定義一個(gè)產(chǎn)生線程的類
                              RejectedExecutionHandler handler) {//拒絕策略
        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;
    }

我們做個(gè)詳解：
corePoolSize ： 核心線程數(shù)，就是可同時(shí)運(yùn)行的最小數(shù)量，不會(huì)被銷毀的線程數(shù)，空閑時(shí)不還給操作系統(tǒng)。
maximumPoolSize：大線程數(shù)，任務(wù)有一個(gè)等待隊(duì)列，當(dāng)這個(gè)隊(duì)列滿了，會(huì)啟動(dòng)除核心線程之外的線程，而當(dāng)前可啟動(dòng)的大線程數(shù)就是這個(gè)參數(shù)值了。
workQueue：任務(wù)隊(duì)列，如果新來(lái)了任務(wù)，先判斷當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)量是否達(dá)到核心線程數(shù)，沒(méi)達(dá)到就執(zhí)行，如果達(dá)到的話，新任務(wù)就會(huì)被存放在隊(duì)列中。
keepAliveTime ：當(dāng)線程池中的線程數(shù)量大于核心線程數(shù)的時(shí)候，如果這時(shí)沒(méi)有新的任務(wù)提交，核心線程外的線程不會(huì)立即銷毀，而是會(huì)等待，直到等待的時(shí)間超過(guò)了這個(gè)時(shí)間才會(huì)被回收銷毀；
unit：keepAliveTime的時(shí)間單位；
threadFactory：生產(chǎn)線程的類；
handler：拒絕策略，如果當(dāng)前同時(shí)運(yùn)行的線程數(shù)量達(dá)到大線程數(shù)量并且隊(duì)列也已經(jīng)被放滿了任務(wù)時(shí)，ThreadPoolExecutor會(huì)員拒絕策略。
拒絕策略有以下四種：

AbortPolicy：拋出 RejectedExecutionException來(lái)拒絕新任務(wù)的處理。（拋異常拒絕）
DiscardPolicy ：不處理新任務(wù)，直接丟棄掉。（不處理）
DiscardOldestPolicy：丟掉最早的未處理的任務(wù)。（丟隊(duì)列最前端的任務(wù)）
CallerRunsPolicy：調(diào)用執(zhí)行自己的線程運(yùn)行任務(wù)，也就是直接在調(diào)用execute方法的線程中運(yùn)行(run)被拒絕的任務(wù)，如果執(zhí)行程序已關(guān)閉，則會(huì)丟棄該任務(wù)。因此這種策略會(huì)降低對(duì)于新任務(wù)提交速度，影響程序的整體性能。如果您的應(yīng)用程序可以承受此延遲并且你要求任何一個(gè)任務(wù)請(qǐng)求都要被執(zhí)行的話，你可以選擇這個(gè)策略。（執(zhí)行此任務(wù)）當(dāng)大池被填滿時(shí)，此策略為我們提供可伸縮隊(duì)列。

2、ThreadPoolExecutor使用

示例代碼如下：

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {//創(chuàng)建任務(wù)
        Callablecallable = () ->Thread.currentThread().getName();
        //線程池
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                5,
                10,
                10,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(100),
                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

        //提交并執(zhí)行任務(wù)
        for (int i = 0; i< 10; i++) {Futuresubmit = executor.submit(callable);
            String s = submit.get(3, TimeUnit.SECONDS);
            System.out.println(s);
        }

        //關(guān)閉線程池
        executor.shutdown();

    }

運(yùn)行結(jié)果如下：

pool-1-thread-1
pool-1-thread-2
pool-1-thread-3
pool-1-thread-4
pool-1-thread-5
pool-1-thread-1
pool-1-thread-2
pool-1-thread-3
pool-1-thread-4
pool-1-thread-5

二、常見(jiàn)線程池 1、FixedThreadPool（指定線程數(shù)）

其構(gòu)造函數(shù)源碼如下：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue());
    }

從源碼可以看出，F(xiàn)ixedThreadPool 的 corePoolSize 和 maximumPoolSize 都被設(shè)置為我們自己傳遞的nThreads參數(shù)，所以，除核心線程外沒(méi)有多余的線程。
《Java 并發(fā)編程的藝術(shù)》圖片如下：

線程數(shù)小于nThreads時(shí)，來(lái)新任務(wù)就創(chuàng)建新線程，等于nThreads時(shí)，就加入隊(duì)列等待，然后線程閑下來(lái)就立刻從隊(duì)列中取任務(wù)執(zhí)行。
為什么不推薦使用FixedThreadPool？
因?yàn)閙aximumPoolSize無(wú)效，而LinkedBlockingQueue隊(duì)列的大值是 Integer.MAX_VALUE，運(yùn)行中的線程池會(huì)一直接受任務(wù)，直到隊(duì)列滿了還會(huì)接受，極端情況下會(huì)造成OOM。

2、SingleThreadExecutor （1個(gè)線程）

構(gòu)造函數(shù)源碼如下：

 */
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue(),
                                    threadFactory));
    }

就核心線程和大線程就是1。
《Java 并發(fā)編程的藝術(shù)》圖片如下：

和FixedThreadPool一樣，但是就1個(gè)線程，任務(wù)來(lái)了就加入隊(duì)列等待。
為什么不推薦使用SingleThreadExecutor ？
和FixedThreadPool一樣，而LinkedBlockingQueue隊(duì)列的大值是 Integer.MAX_VALUE，運(yùn)行中的線程池會(huì)一直接受任務(wù)，直到隊(duì)列滿了還會(huì)接受，極端情況下會(huì)造成OOM。

3、CachedThreadPool （線程數(shù)大化）

構(gòu)造函數(shù)代碼如下：

public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue(),
                                      threadFactory);
    }

從代碼可以看出，其沒(méi)有核心線程，來(lái)一個(gè)任務(wù)就創(chuàng)建一個(gè)線程（如果之前的線程不閑下來(lái)的話），一直創(chuàng)建到Integer.MAX_VALUE為止。極端情況下，這樣會(huì)導(dǎo)致耗盡 cpu 和內(nèi)存資源。
《Java 并發(fā)編程的藝術(shù)》圖片如下：

1.首先執(zhí)行 SynchronousQueue.offer(Runnable task) 提交任務(wù)到任務(wù)隊(duì)列。如果當(dāng)前 maximumPool 中有閑線程正在執(zhí)行 SynchronousQueue.poll(keepAliveTime,TimeUnit.NANOSECONDS)，那么主線程執(zhí)行 offer 操作與空閑線程執(zhí)行的 poll 操作配對(duì)成功，主線程把任務(wù)交給空閑線程執(zhí)行，execute()方法執(zhí)行完成，否則執(zhí)行下面的步驟 2；（有空閑線程就執(zhí)行任務(wù)）
2.當(dāng)初始 maximumPool 為空，或者 maximumPool 中沒(méi)有空閑線程時(shí)，將沒(méi)有線程執(zhí)行 SynchronousQueue.poll(keepAliveTime,TimeUnit.NANOSECONDS)。這種情況下，步驟 1 將失敗，此時(shí) CachedThreadPool 會(huì)創(chuàng)建新線程執(zhí)行任務(wù)，execute 方法執(zhí)行完成；（沒(méi)有空閑線程就創(chuàng)建線程執(zhí)行任務(wù)）
為什么不推薦使用CachedThreadPool？
允許創(chuàng)建的線程數(shù)量為 Integer.MAX_VALUE ，可能會(huì)創(chuàng)建大量線程，從而導(dǎo)致 OOM。

4、ScheduledThreadPoolExecutor （定時(shí)執(zhí)行）

主要用來(lái)在給定的延遲后運(yùn)行任務(wù)，或者定期執(zhí)行任務(wù)。
構(gòu)造函數(shù)代碼如下：

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }

ScheduledThreadPoolExecutor 使用的任務(wù)隊(duì)列 DelayQueue 封裝了一個(gè) PriorityQueue，PriorityQueue會(huì)對(duì)隊(duì)列中的任務(wù)進(jìn)行排序，執(zhí)行所需時(shí)間短的放在前面先被執(zhí)行(ScheduledFutureTask 的 time變量小的先執(zhí)行)，如果執(zhí)行所需時(shí)間相同則先提交的任務(wù)將被先執(zhí)行(ScheduledFutureTask 的 squenceNumber 變量小的先執(zhí)行)。

運(yùn)行機(jī)制圖片如下：

1、當(dāng)調(diào)用 ScheduledThreadPoolExecutor 的 scheduleAtFixedRate() 方法或者 scheduleWithFixedDelay() 方法時(shí)，會(huì)向 ScheduledThreadPoolExecutor 的 DelayQueue 添加一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 RunnableScheduledFuture 接口的 ScheduledFutureTask 。
2、線程池中的線程從 DelayQueue 中獲取 ScheduledFutureTask，然后執(zhí)行任務(wù)。

為什么不推薦使用ScheduledThreadPoolExecutor ？
允許創(chuàng)建的線程數(shù)量為 Integer.MAX_VALUE ，可能會(huì)創(chuàng)建大量線程，從而導(dǎo)致 OOM。而且在實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)用較少，了解即可。

三、阿里開(kāi)發(fā)手冊(cè)

《阿里開(kāi)發(fā)手冊(cè)》華山版的并發(fā)編程這一節(jié)，有如下規(guī)定，參考：

四、線程池大小 1、上下文切換

多線程編程中一般線程的個(gè)數(shù)都大于 CPU 核心的個(gè)數(shù)，而一個(gè) CPU 核心在任意時(shí)刻只能被一個(gè)線程使用，為了讓這些線程都能得到有效執(zhí)行，CPU 采取的策略是為每個(gè)線程分配時(shí)間片并輪轉(zhuǎn)的形式。當(dāng)一個(gè)線程的時(shí)間片用完的時(shí)候就會(huì)重新處于就緒狀態(tài)讓給其他線程使用，這個(gè)過(guò)程就屬于一次上下文切換。
概括來(lái)說(shuō)就是：當(dāng)前任務(wù)在執(zhí)行完 CPU 時(shí)間片切換到另一個(gè)任務(wù)之前會(huì)先保存自己的狀態(tài)，以便下次再切換回這個(gè)任務(wù)時(shí)，可以再加載這個(gè)任務(wù)的狀態(tài)。
任務(wù)從保存到再加載的過(guò)程就是一次上下文切換。
簡(jiǎn)單的公式：
CPU 密集型任務(wù)(N+1)： 這種任務(wù)消耗的主要是 CPU 資源，可以將線程數(shù)設(shè)置為 N（CPU 核心數(shù)）+1，比 CPU 核心數(shù)多出來(lái)的一個(gè)線程是為了防止線程偶發(fā)的缺頁(yè)中斷，或者其它原因?qū)е碌娜蝿?wù)暫停而帶來(lái)的影響。一旦任務(wù)暫停，CPU 就會(huì)處于空閑狀態(tài)，而在這種情況下多出來(lái)的一個(gè)線程就可以充分利用 CPU 的空閑時(shí)間。
I/O 密集型任務(wù)(2N)： 這種任務(wù)應(yīng)用起來(lái)，系統(tǒng)會(huì)用大部分的時(shí)間來(lái)處理 I/O 交互，而線程在處理 I/O 的時(shí)間段內(nèi)不會(huì)占用 CPU 來(lái)處理，這時(shí)就可以將 CPU 交出給其它線程使用。因此在 I/O 密集型任務(wù)的應(yīng)用中，我們可以多配置一些線程，具體的計(jì)算方法是 2N。

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新聞標(biāo)題：多線程與高并發(fā)（15）——線程池詳解（非源碼層面）-創(chuàng)新互聯(lián)
轉(zhuǎn)載源于：http://www.chinadenli.net/article6/deejog.html

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