Java并发多线程编程——线程池的原理与使用

一、线程池概述 1、线程池的理解

• 线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。
• 线程池线程都是后台线程。每个线程都使用默认的堆栈大小，以默认的优先级运行，并处于多线程单元中。
• 线程池维护着多个线程，等待着监督管理者分配可并发执行的任务。

2、为什么使用线程池

• 提高程序的执行效率。避免了在处理短时间任务时创建与销毁线程的代价。
• 控制线程的数量，防止程序崩溃。高并发情况下，如果有100万个线程，JVM就需要有保存100万个线程的空间，容易出现内存溢出。

3、线程池的优势

• 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。
• 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
• 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。但是要做到合理的利用线程池，必须对其原理了如指掌。

二、ThreadPoolExecutor 类中参数认识 1、ThreadPoolExecutor 类中构造参数如下图：

2、ThreadPoolExecutor 类中构造参数认识

• corePoolSize ：线程池的基本大小，当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池prestartAllCoreThreads方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。

• maximumPoolSize ：线程池最大大小，线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。

• keepAliveTime ：线程活动保持时间，线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大这个时间，提高线程的利用率。

• TimeUnit ：线程活动保持时间的单位，可选的单位有天（DAYS），小时（HOURS），分钟（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。

• workQueue ：任务对列，用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列。 （1）、ArrayBlockingQueue 是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。 （2）、LinkedBlockingQueue 是一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出） 排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。 （3）、SynchronousQueue 是一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。 （4）、PriorityBlockingQueue是一个具有优先级得无限阻塞队列。

• ThreadFactory ：用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字，Debug和定位问题时非常又帮助。

• handler（饱和策略）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。可以选择以下几个策略。 （1）、CallerRunsPolicy ：只用调用者所在线程来运行任务。 （2）、DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。 （3）、DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。 （4）、当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。

3、ThreadPoolExecutor 类其他属性

 // 线程池的控制状态:用来表示线程池的运行状态（整型的高3位）和
 //运行的worker数量（低29位）
 private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
 // 29位的偏移量
 private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
 // 最大容量（2^29 - 1）
 private static final int CAPACITY   = (1