1. 线程池原理

使用线程池的好处：

• 重复利用线程，降低创建销毁线程开销，节约资源。
• 重复利用线程，任务无需等待线程创建就立即执行，提高响应速度。
• 重复利用线程，对线程进行统一管理维护，掌控线程资源。

线程池的基本实现
通过ThreadPoolExecutor类可以通过以下属性构造一个线程池：

构造函数成员变量	说明
corePoolSize	池中保留的核心线程数，即使空闲也保留，除非设置了allowCoreThreadTimeOut
maximumPoolSize	池中可放的最大线程数
keepAliveTime	当池中线程数量大于corePoolSize值时，空闲线程终止前等待新任务的最大时间
unit	keepAliveTime的时间单位
workQueue	用来保存尚未执行的execute方法提交的Runnable 任务
threadFactory	用于创建工作线程worker的工厂
handler	当线程池和队列都满了需要进行的饱和策略，由4个内部类构成4中策略

ThreadPoolExecutor可用的workQueue为实现BlockingQueue接口的阻塞队列，可用以下几种队列(建议使用有界队列)：

workQueue队列	说明
ArrayBlockingQueue	基于数组的有界阻塞队列，先进先出
LinkedBlockingQueue	基于链表的阻塞队列，先进先出，Executors.newFixedThreadPool()使用了此种队列
SynchronousQueue	不存储元素，每个插入操作都必须等待另一个线程执行相应的删除操作，否则插入操作一直阻塞，Executors.newCachedThreadPool() 使用了此种队列
PriorityBlockingQueue	具有优先级的无界阻塞队列

ThreadPoolExecutor中4种饱和策略类如下：

内部饱和策略处理类	说明
CallerRunsPolicy	调用当前线程池的所在的线程去执行被拒绝的任务，如果是主线程构造的线程池，会阻塞主线程
AbortPolicy	直接抛出异常
DiscardPolicy	不作处理，相当于直接丢弃当前任务
DiscardOldestPolicy	丢弃队列里面最近的任务，并execute当前任务

ThreadPoolExecutor类中其他重要的属性如下：

重要属性	说明
workers:HashSet<Worker>	内部类Worker的一个集合，Worker为线程池内的工作线程实现类，其run()方法会不断从workQueue 中获取任务来执行
ctl:AtomicInteger	包含了线程池的运行状态和worker线程个数
...	...

ThreadPoolExecutor类中重要的方法如下：

重要方法	说明
execute(Runnable)	添加一个任务到线程池，方法内会调用addWorker方法初始化或者扩充线程池的工作线程
addWorker(Runnable,boolean)	添加一个工作线程到线程池：参数1可以指派此线程的第一个任务，参数2指定范围是corePoolSize还是maximumPoolSize，超过范围直接返回false，创建失败
...	...

线程池处理任务的工作流程
线程池处理任务的流程即execute(Runnable)方法的流程，分为以下三步：

• 当前运行线程小于corePoolSize，则以给定的任务为第一个任务创建一个新的核心线程(addWorker方法参数二设置为true)去处理此任务。
• 将给定的任务添加到workQueue中，并进行双重检查确保线程池正常处理此任务。
• 将任务指定给新的非核心线程去处理，如果超过maximumPoolSize值，则拒绝此任务交给RejectedExecutionHandler进行饱和策略处理。

线程池的状态
ctl属性中包含了线程池的状态信息，共以下四种：

线程池状态	说明
RUNNING	接受新的任务并处理workQueue中的任务
SHUTDOWN	不接受新的任务但处理workQueue中的任务
STOP	不接受新的任务且不处理workQueue中的任务(中断任务)
TIDYING	所有任务都结束，workerCount值为0，并运行terminated()方法
TERMINATED	terminated()方法运行结束，线程池终止

状态转换流程如下图所示：

线程池运行状态转换流程

2. 线程池使用

创建线程池
提交任务
监控线程池
关闭线程池

3. 线程池框架

Executor是JDK5开始提供的线程执行机制框架，负责调控执行线程的工作单元Runnable和Callable。Executor框架组成如下如所示：

Executor框架组成

• Executor： 提供Executor框架的核心接口execute(Runnable command)，负责提交任务以备后续执行。
• ExecutorService：提供三个submit接口以及线程池状态shutdown()等相关接口。
• ThreadPoolExecutor：线程池核心实现类。
• ScheduledThreadPoolExecutor：延时/定时型线程池实现类。
• Executors：用来创建线程池的工厂类，可以创建三种类型的ThreadPoolExecutor线程池和两种类型ScheduledThreadPoolExecutor线程池，具体说明如下表：

ThreadPoolExecutor类线程池	说明
SingleThreadExecutor	单个线程的线程池,使用无界队列LinkedBlockingQueue
FixedThreadPool	固定线程数的线程池，使用无界队列LinkedBlockingQueue
CachedThreadPool	线程数量无界的线程池，使用无容量队列SynchronousQueue

• ScheduledThreadPoolExecutor：此类线程池用于延时或者定时执行任务，使用自己子类DelayedWorkQueue作为任务队列，调用scheduleAtFixedRate()或者scheduleWithFixedDelay()会添加一个延时(定时)任务ScheduledFutureTask。
  ScheduledFutureTask的time变量为线程要执行的时间，当线程池workers获取到期要执行的任务执行完后，会将任务的time修改为下次要执行的时间重新放回队列。

ScheduledThreadPoolExecutor类线程池	说明
SingleThreadScheduledExecutor	单个线程的用于周期任务线的程池
ScheduledThreadPool	多个线程的用于多个周期任务线的程池

• FutureTask：FutureTask实现了Runnable和Future接口，Future和FutureTask代表异步计算结果。