由 dawei
背景
当系统并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要消耗大量的系统资源。
所以需要一个办法使得线程可以复用，即当线程执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务。在Java中就可以通过线程池来实现这样的效果。本文讲述了Java中的线程池类以及如何使用线程池。
一、java中的线程池ThreadPoolExecutor
ThreadPoolExecutor是线程池中基础类也是最为核心的类。想要了解和合理使用线程池绕不开ThreadPoolExecutor类。下面介绍一下此类。
该类的构造函数如下
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
//...
}
ASP站长网线程池有这么几个重要的参数
corePoolSize: 线程池里的核心线程数量
maximumPoolSize: 线程池里允许有的最大线程数量
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，如果当前线程数量 > corePoolSize，多出来的线程会在keepAliveTime之后就被释放掉，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在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: keepAliveTime的时间单位,有7种单位
TimeUnit.DAYS; //天
TimeUnit.HOURS; //小时
TimeUnit.MINUTES; //分钟
TimeUnit.SECONDS; //秒
TimeUnit.MILLISECONDS; //毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS; //微妙
TimeUnit.NANOSECONDS; //月
workQueue: 队列workQueue的类型为BlockingQueue<Runnable>，通常可以取下面三种类型：
有界任务队列ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小；
无界任务队列LinkedBlockingQueue：基于链表的先进先出队列，如果创建时没有指定此队列大小，则默认为Integer.MAX_VALUE；
直接提交队列synchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。如果进程数量已经达到最大值，则执行拒绝策略。因此使用该队列需要设置很大的maximumPoolSize，否则很容易执行拒绝策略。
threadFactory: 每当需要创建新的线程放入线程池的时候,就是通过这个线程工厂来创建的
handler: 就是说当线程,队列都满了,之后采取的策略,比如抛出异常等策略
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，不做任何处理
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务
二、 线程池中重要的方法
线程池有两个重要的操作，提交任务和关闭线程池。在讲述这两个操作之前先了解一下线程池的状态。注意！！！，线程池的状态而不是线程状态。
在ThreadPoolExecutor中定义了一个volatile变量，另外定义了几个static final变量表示线程池的各个状态：
//当前线程池的状态,voliate 保证了线程之间的可见
volatile int runState;
//创建线程池后，初始时，线程池处于此状态
static final int RUNNING = 0;
/*调用了shutdown()方法，则线程池处于SHUTDOWN状态，此时线程池不能够接受新的任务，它会等待所有任务执行完毕*/
static final int SHUTDOWN = 1;
/*调用了shutdownNow()方法，则线程池处于STOP状态，此时线程池不能接受新的任务，并且会去尝试终止正在执行的任务*/
static final int STOP = 2;
/*线程池处于SHUTDOWN或STOP状态，并且所有工作线程已经销毁，任务缓存队列已经清空或执行结束后，线程池被设置为TERMINATED状态*/
static final int TERMINATED = 3;
2.1 线程池提交任务
ThreadPoolExecutor的提交操作可以使用submit和execute这两种方法
2.1.1 excute
最核心的任务提交方法是execute()方法，虽然通过submit也可以提交任务，但是实际上submit方法里面最终调用的还是execute()方法 并且ExecutorService中的invokeAll(),invokeAny()都是调用的execute方法。execute提交的任务无返回值，因此无法判断任务是否执行成功。但是如果出现线程错误可以显示部分异常堆栈信息
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
// 1.当前线程数量小于corePoolSize，则创建并启动线程。
int c = ctl.get();
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
// 成功，则返回
return;
c = ctl.get();
}
// 2.步骤1创建线程失败，则尝试把任务加入阻塞队列，
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
// 入队列成功，检查线程池状态，如果状态部署RUNNING而且remove成功，则拒绝任务
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
// 如果当前worker数量为0，通过addWorker(null, false)创建一个线程，其任务为null
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
// 3. 步骤1和2失败，则尝试将线程池的数量由corePoolSize扩充至maxPoolSize，如果失败，则拒绝任务
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
}
详细流程解读
workerCountOf方法根据ctl的低29位，得到线程池的当前线程数，如果线程数小于corePoolSize，则执行addWorker方法创建新的线程执行任务；否则执行步骤（2）；
如果线程池处于RUNNING状态，且把提交的任务成功放入阻塞队列中，则执行步骤（3），否则执行步骤（4）
再次检查线程池的状态，如果线程池没有RUNNING，且成功从阻塞队列中删除任务，则执行reject方法处理任务
执行addWorker方法尝试将线程池的数量由corePoolSize扩充至maxPoolSize，如果addWoker执行失败，则执行reject方法处理任务；
2.1.2 sumbit
如果使用submit 方法来提交任务，它会返回一个future,那么我们可以通过这个future来判断任务是否执行成功，通过future的get方法来获取返回值，get方法会阻塞住直到任务完成，而使用get(long timeout, TimeUnit unit)方法则会阻塞一段时间后立即返回，这时有可能任务没有执行完。可以通过以下方式改造submit获得部分异常堆栈信息
try {
Future re = pools.submit(Task);
re.get();
} catch (InterruptedException e) {
// 处理中断异常
} catch (ExecutionException e) {
// 处理无法执行任务异常
} finally {
// 关闭线程池
executor.shutdown();
}
2.2 线程池的关闭
使用线程池时，我们可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池，但是它们的实现原理不同。
shutdown的原理是只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程。
shutdownNow的原理是遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。shutdownNow会首先将线程池的状态设置成STOP，然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表。
只要调用了这两个关闭方法的其中一个，isShutdown方法就会返回true。当所有的任务都已关闭后,才表示线程池关闭成功，这时调用isTerminaed方法会返回true。至于我们应该调用哪一种方法来关闭线程池，应该由提交到线程池的任务特性决定，通常调用shutdown来关闭线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用shutdownNow。
三、线程池种类
常见的五种线程池
newFixedThreadPool：固定数量线程池,这个比较常用.可以指定线程池的大小，该线程池corePoolSize和maximumPoolSize相等，阻塞队列使用的是LinkedBlockingQueue，大小为整数最大值
newSingleThreadExecutor: 单线程线程池,一般很少使用.
newCachedThreadPool:缓存线程池，缓存的线程默认存活60秒,线程的核心池corePoolSize大小为0，核心池最大为Integer.MAX_VALUE,阻塞队列使用的是SynchronousQueue。
newScheduledThreadPool:定时线程池，该线程池可用于周期性地去执行任务，通常用于周期性的同步数据。
newWorkStealingPool：工作窃取线程池，该线程为jdk1.8版新增。