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🔥 Hi，我是丑丑。本文 「Java 路线」| 导读 —— 他山之石，可以攻玉 已收录，这里有 Android 进阶成长路线笔记 & 博客，欢迎跟着彭丑丑一起成长。（联系方式在 GitHub）

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前言

• 线程池 是 Java 并发编程中非常重要的概念，同时也是面试重点考察的知识点之一「敲黑板」；
• 在这篇文章里，我将重点分析 线程池工作机制 & 注意事项。如果能帮上忙，请务必点赞加关注，这真的对我非常重要。

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目录

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1. 前置知识

这篇文章的内容会涉及以下前置 / 相关知识，贴心的我都帮你准备好了，请享用~

• 阻塞队列： 「Java 路线」| 阻塞队列

• 中断：【点赞催更】

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2. 线程池概述

2.1 为什么要使用线程池？

• 1、降低资源消耗： 线程是稀缺资源，如果无限制 / 重复创建，会消耗系统资源；

• 2、提高响应速度： 通过复用线程来执行任务，可以缩短创建和销毁线程的时间；

• 3、提高线程的可管理性： 使用线程池可以对线程进行统一分配、调优和监控。

2.2 线程池如何实现线程复用？

线程执行完任务之后，调用阻塞队列BlockingQueue#take()出队操作，当阻塞队列非空时，则继续执行任务；当阻塞队列为空时，则当前队列阻塞。

2.3 提交任务

向线程池提交任务可以使用 execute() & submit()，区别如下：

• execute()： 用于不需要返回值的任务，无法感知任务执行完成；

• submit()： 用于需要返回值的任务，通过返回值 Future 可以获得返回值，如果任务未执行完成，调用Futrue#get(...) 会阻塞当前线程。

2.4 关闭线程池

shutdown() / shutdownNow()

线程中断协作机制

2.5 阿里巴巴编程规范

根据《阿里巴巴 Java 开发手册》，线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 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。

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3. 线程池相关类

Executor
ExecutorService
AbstractExecutorService
ThreadPoolExecutor
ScheduledExecutorService
ScheduledThreadPoolExecutor

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4. 线程池参数

ThreadPoolExecutor.java

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    ...
}

参数	描述
1、int corePoolSize	核心线程数
2、int maximunPoolSize	最大线程数
3、long keepAliveTime	线程空闲最大存活时间
4、BlockingQueue workQueue	阻塞队列
5、ThreadFactory threadFactory	线程工厂
6、RejectedExecutionHandler handler	拒绝策略

• 1、int corePoolSize

  • 核心线程数，如果当前线程数等于 corePoolSize，继续提交任务将进入阻塞队列中等待；

  • 调用 prestartAllCoreThreads() 可以提前启动所有核心线程；

• 2、int maximunPoolSize

  • 最大线程数，如果阻塞队列满，继续提交任务将创建新线程，最多可以存在 maximunPoolSize 个线程；

• 3、long keepAliveTime

  • 线程空闲最大存活时间，在线程池空闲时线程继续存活的时间。注意：keepAliveTime 只有线程数大于 corePoolSize 才有效；

• 4、BlockingQueue workQueue

  • 阻塞队列，如前所述，如果当前线程数等于 corePoolSize，继续提交任务将进入阻塞队列中等待；
  • 线程池中的阻塞队列应尽量使用有界队列，使用无界队列会导致影响线程池的工作机制：
    
    1）使用无界队列，意味着阻塞队列永远不会占满，maximunPoolSize 和 keepAliveTime 是无效的；
    
    2）无界队列有可能造成系统资源耗尽，同时即使使用有界队列，也要尽量控制在合理范围内。

• 5、ThreadFactory threadFactory

  • 线程工厂，Executors 中默认的线程工厂的线程命名规则为：pool-「线程池计数」-thread-「线程计数」

Executors.java

namePrefix = "pool-" + poolNumber.getAndIncrement() +  "-thread-";
Thread t = new Thread(group, r, namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(), 0);

6、RejectedExecutionHandler handler

• 拒绝策略，如果阻塞队列满，且线程数到达最大值 maximunPoolSize，继续提交任务则会触发拒绝策略 RejectedExecutionHandler#rejectedExecution(...)：

public interface RejectedExecutionHandler {
    void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor);
}

线程池提供了以下 4 种拒绝策略：

拒绝策略	描述
AbortPolicy	抛出 RejectedExecutionException 异常（默认）
CallerRunsPolicy	直接在调用线程执行
DiscardOldestPolicy	丢弃阻塞队列中队首的任务
DiscardPolicy	直接丢弃当前任务

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5. 线程池工作机制

• 1、如果当前运行的线程少于 corePoolSize，则「创建新的线程」来执行任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）；
• 2、如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，则将任务「加入 BlockingQueue」；
• 3、如果 BlockingQueue 已满，则「创建新的线程」来处理任务；
• 4、如果创建新线程将使当前运行的线程超出 maximumPoolSize，将「触发拒绝策略」并调用RejectedExecutionHandler#rejectedExecution()方法。

为什么先将任务加入阻塞队列，而不是线程池满了再加入阻塞队列？

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6. 如何合理配置线程池？

线程池的配置需要根据「任务特性」选择不同的任务配置，因地制宜。主要从以下角度分析：

• 1、性质

  • 任务的性质分为：CPU 密集型、IO 密集型和混合型。

  • 对于 CPU 密集型任务，CPU 负载已经非常高了，应配置尽可能小的线程，经验值为 Ncpu + 1；

  • 对于 IO 密集型任务（如 磁盘 / 网络 IO），磁盘或网络的读取速度是远远小于 CPU 执行速度的，为了避免 CPU 出现空闲，应配置较多的线程，经验值为 Ncpu * 2；

  • 对于混合型任务，则将其拆分为一个 CPU 密集型任务和 IO 密集型任务，分别到上述两种线程池执行。需要注意的是，如果两种拆分的两个任务执行时间相差太大，则应该视为一种非混合型任务。

为什么 CPU 密集型线程池经验值为 Ncpu + 1？

在操作系统中，会将磁盘的一部分空间划分为虚拟内存（读写速度慢），当 CPU 需要访问的数据在虚拟内存上时，当前线程就进入了 “页缺失” 状态，需要等待数据从磁盘调度到真实内存才会唤醒。为了防止出现 “页缺失” 时，CPU 空闲出来，保证任意时刻 CPU 都不会空闲，可以选择 + 1；

提示： 调用 Runtime.getRuntime().availableProcessors() 获得可用的核心数。

• 2、优先级

需要区分任务优先级，则使用 PriorityBlockingQueue；

• 3、执行耗时

执行时间不同的任务可以交给不同规模的线程池来处理，或者可以使用优先级队列，让执行时间短的任务先执行；

• 4、建议使用有界队列

无界队列没有限制队列元素个数，有可能有造成资源耗尽。

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