Java多线程：彻底搞懂线程池
熟悉Java多线程编程的同学都知道，当我们线程创建过多时，容易引发内存溢出，因此我们就有必要使用线程池的技术了。
目录
1 线程池的优势
2 线程池的使用
3 线程池的工作原理
4 线程池的参数
4.1 任务队列（workQueue）
4.2 线程工厂（threadFactory）
4.3 拒绝策略（handler）
5 功能线程池
5.1 定长线程池（FixedThreadPool）
5.2 定时线程池（ScheduledThreadPool ）
5.3 可缓存线程池（CachedThreadPool）
5.4 单线程化线程池（SingleThreadExecutor）
5.5 对比
6 总结
参考
1 线程池的优势 总体来说，线程池有如下的优势：
（1）降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
（2）提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
（3）提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。
2 线程池的使用 线程池的真正实现类是ThreadPoolExecutor，其构造方法有如下4种：
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.corePoolSize = corePoolSize; this.maximumPoolSize = maximumPoolSize; this.workQueue = workQueue; this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime); this.threadFactory = threadFactory; this.handler = handler; } 可以看到，其需要如下几个参数：
corePoolSize（必需）：核心线程数。默认情况下，核心线程会一直存活，但是当将allowCoreThreadTimeout设置为true时，核心线程也会超时回收。 maximumPoolSize（必需）：线程池所能容纳的最大线程数。当活跃线程数达到该数值后，后续的新任务将会阻塞。 keepAliveTime（必需）：线程闲置超时时长。如果超过该时长，非核心线程就会被回收。如果将allowCoreThreadTimeout设置为true时，核心线程也会超时回收。 unit（必需）：指定keepAliveTime参数的时间单位。常用的有：TimeUnit.MILLISECONDS（毫秒）、TimeUnit.SECONDS（秒）、TimeUnit.MINUTES（分）。 workQueue（必需）：任务队列。通过线程池的execute()方法提交的Runnable对象将存储在该参数中。其采用阻塞队列实现。 threadFactory（可选）：线程工厂。用于指定为线程池创建新线程的方式。 handler（可选）：拒绝策略。当达到最大线程数时需要执行的饱和策略。 线程池的使用流程如下：
// 创建线程池 Executor threadPool = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory); // 向线程池提交任务 threadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { ... // 线程执行的任务 } }); // 关闭线程池 threadPool.shutdown(); // 设置线程池的状态为SHUTDOWN，然后中断所有没有正在执行任务的线程 threadPool.shutdownNow(); // 设置线程池的状态为 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 3 线程池的工作原理 下面来描述一下线程池工作的原理，同时对上面的参数有一个更深的了解。其工作原理流程图如下：
通过上图，相信大家已经对所有参数有个了解了。下面再对任务队列、线程工厂和拒绝策略做更多的说明。
4 线程池的参数 4.1 任务队列（workQueue） 任务队列是基于阻塞队列实现的，即采用生产者消费者模式，在Java中需要实现BlockingQueue接口。但Java已经为我们提供了7种阻塞队列的实现：
ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列（数组结构可配合指针实现一个环形队列）。 LinkedBlockingQueue： 一个由链表结构组成的有界阻塞队列，在未指明容量时，容量默认为Integer.MAX_VALUE。 PriorityBlockingQueue： 一个支持优先级排序的无界阻塞队列，对元素没有要求，可以实现Comparable接口也可以提供Comparator来对队列中的元素进行比较。跟时间没有任何关系，仅仅是按照优先级取任务。 DelayQueue：类似于PriorityBlockingQueue，是二叉堆实现的无界优先级阻塞队列。要求元素都实现Delayed接口，通过执行时延从队列中提取任务，时间没到任务取不出来。 SynchronousQueue： 一个不存储元素的阻塞队列，消费者线程调用take()方法的时候就会发生阻塞，直到有一个生产者线程生产了一个元素，消费者线程就可以拿到这个元素并返回；生产者线程调用put()方法的时候也会发生阻塞，直到有一个消费者线程消费了一个元素，生产者才会返回。 LinkedBlockingDeque： 使用双向队列实现的有界双端阻塞队列。双端意味着可以像普通队列一样FIFO（先进先出），也可以像栈一样FILO（先进后出）。 LinkedTransferQueue： 它是ConcurrentLinkedQueue、LinkedBlockingQueue和SynchronousQueue的结合体，但是把它用在ThreadPoolExecutor中，和LinkedBlockingQueue行为一致，但是是无界的阻塞队列。 注意有界队列和无界队列的区别：如果使用有界队列，当队列饱和时并超过最大线程数时就会执行拒绝策略；而如果使用无界队列，因为任务队列永远都可以添加任务，所以设置maximumPoolSize没有任何意义。
4.2 线程工厂（threadFactory） 线程工厂指定创建线程的方式，需要实现ThreadFactory接口，并实现newThread(Runnable r)方法。该参数可以不用指定，Executors框架已经为我们实现了一个默认的线程工厂：
/** * The default thread factory. */ private static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory { private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1); private final ThreadGroup group; private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1); private final String namePrefix; DefaultThreadFactory() { SecurityManager s = System.getSecurityManager(); group = (s != null) ? s.getThreadGroup() : Thread.currentThread().getThreadGroup(); namePrefix = "pool-" + poolNumber.getAndIncrement() + "-thread-"; } public Thread newThread(Runnable r) { Thread t = new Thread(group, r, namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(), 0); if (t.isDaemon()) t.setDaemon(false); if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY) t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY); return t; } } 4.3 拒绝策略（handler） 当线程池的线程数达到最大线程数时，需要执行拒绝策略。拒绝策略需要实现RejectedExecutionHandler接口，并实现rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor)方法。不过Executors框架已经为我们实现了4种拒绝策略：
AbortPolicy（默认）：丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务。 DiscardPolicy：丢弃任务，但是不抛出异常。可以配合这种模式进行自定义的处理方式。 DiscardOldestPolicy：丢弃队列最早的未处理任务，然后重新尝试执行任务。 5 功能线程池 嫌上面使用线程池的方法太麻烦？其实Executors已经为我们封装好了4种常见的功能线程池，如下：
定长线程池（FixedThreadPool） 定时线程池（ScheduledThreadPool ） 可缓存线程池（CachedThreadPool） 单线程化线程池（SingleThreadExecutor） 5.1 定长线程池（FixedThreadPool） 创建方法的源码：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); } public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), threadFactory); } 特点：只有核心线程，线程数量固定，执行完立即回收，任务队列为链表结构的有界队列。 应用场景：控制线程最大并发数。 使用示例：
// 1. 创建定长线程池对象 & 设置线程池线程数量固定为3 ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3); // 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务 Runnable task =new Runnable(){ public void run() { System.out.println("执行任务啦"); } }; // 3. 向线程池提交任务 fixedThreadPool.execute(task); 5.2 定时线程池（ScheduledThreadPool ） 创建方法的源码：
private static final long DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS = 10L; public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) { return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize); } public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) { super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS, new DelayedWorkQueue()); } public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool( int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) { return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory); } public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) { super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS, new DelayedWorkQueue(), threadFactory); } 特点：核心线程数量固定，非核心线程数量无限，执行完闲置10ms后回收，任务队列为延时阻塞队列。 应用场景：执行定时或周期性的任务。 使用示例：
// 1. 创建 定时线程池对象 & 设置线程池线程数量固定为5 ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5); // 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务 Runnable task =new Runnable(){ public void run() { System.out.println("执行任务啦"); } }; // 3. 向线程池提交任务 scheduledThreadPool.schedule(task, 1, TimeUnit.SECONDS); // 延迟1s后执行任务 scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(task,10,1000,TimeUnit.MILLISECONDS);// 延迟10ms后、每隔1000ms执行任务 5.3 可缓存线程池（CachedThreadPool） 创建方法的源码：
public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>()); } public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>(), threadFactory); } 特点：无核心线程，非核心线程数量无限，执行完闲置60s后回收，任务队列为不存储元素的阻塞队列。 应用场景：执行大量、耗时少的任务。 使用示例：
// 1. 创建可缓存线程池对象 ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); // 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务 Runnable task =new Runnable(){ public void run() { System.out.println("执行任务啦"); } }; // 3. 向线程池提交任务 cachedThreadPool.execute(task); 5.4 单线程化线程池（SingleThreadExecutor） 创建方法的源码：
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); } public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), threadFactory)); } 特点：只有1个核心线程，无非核心线程，执行完立即回收，任务队列为链表结构的有界队列。 应用场景：不适合并发但可能引起IO阻塞性及影响UI线程响应的操作，如数据库操作、文件操作等。 使用示例：
// 1. 创建单线程化线程池 ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 2. 创建好Runnable类线程对象 & 需执行的任务 Runnable task =new Runnable(){ public void run() { System.out.println("执行任务啦"); } }; // 3. 向线程池提交任务 singleThreadExecutor.execute(task); 5.5 对比
6 总结 Executors的4个功能线程池虽然方便，但现在已经不建议使用了，而是建议直接通过使用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。
其实Executors的4个功能线程有如下弊端：
FixedThreadPool和SingleThreadExecutor：主要问题是堆积的请求处理队列均采用LinkedBlockingQueue，可能会耗费非常大的内存，甚至OOM。 CachedThreadPool和ScheduledThreadPool：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。
———————————————— 原文链接：https://blog.csdn.net/u013541140/article/details/95225769
