1.引言

合理利用線程池能夠帶來三個(gè)好處。第一：降低資源消耗。通過重復(fù)利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的消耗。第二：提高響應(yīng)速度。當(dāng)任務(wù)到達(dá)時(shí)，任務(wù)可以不需要的等到線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行。第三：提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無限制的創(chuàng)建，不僅會(huì)消耗系統(tǒng)資源，還會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使用線程池可以進(jìn)行統(tǒng)一的分配，調(diào)優(yōu)和監(jiān)控。但是要做到合理的利用線程池，必須對其原理了如指掌。

2.線程池使用

Executors提供的四種線程 1.newCachedThreadPool創(chuàng)建一個(gè)可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則新建線程。 2.newFixedThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長線程池，可控制線程最大并發(fā)數(shù)，超出的線程會(huì)在隊(duì)列中等待。 3.newScheduledThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長線程池，支持定時(shí)及周期性任務(wù)執(zhí)行。 4.newSingleThreadExecutor 創(chuàng)建一個(gè)單線程化的線程池，它只會(huì)用唯一的工作線程來執(zhí)行任務(wù)，保證所有任務(wù)按照指定順序(FIFO, LIFO, 優(yōu)先級)執(zhí)行。

1.newCachedThreadPool創(chuàng)建一個(gè)可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則新建線程。示例如下

ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for(int i=0;i<5;i++){
  final int index = i;
  try {
    Thread.sleep(index * 1000);
  } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
  }
  executorService.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "," +index);
    }
  });
}
//控制臺信息
pool-1-thread-1,0
pool-1-thread-1,1
pool-1-thread-1,2
pool-1-thread-1,3
pool-1-thread-1,4

2.newFixedThreadPool創(chuàng)建一個(gè)定長線程池，可控制線程最大并發(fā)數(shù)，超出的線程會(huì)在隊(duì)列中等待。示例如下

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);
for(int i=0;i<5;i++) {
  final int index = i;
    fixedThreadPool.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
      try {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", " + index);
        Thread.sleep(2000);
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  });
}
//控制臺信息
pool-1-thread-1,0
pool-1-thread-2,1
pool-1-thread-3,2
pool-1-thread-4,3
pool-1-thread-1,4

3.newScheduledThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長線程池，支持周期和定時(shí)任務(wù)示例如下

ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
System.out.println("before:" + System.currentTimeMillis()/1000);
scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("延遲3秒執(zhí)行的哦 :" + System.currentTimeMillis()/1000);
  }
}, 3, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("after :" +System.currentTimeMillis()/1000);
//控制臺信息
before:1518012703
after :1518012703
延遲3秒執(zhí)行的哦 :1518012706
System.out.println("before:" + System.currentTimeMillis()/1000);
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("延遲1秒之后，3秒執(zhí)行一次:" +System.currentTimeMillis()/1000);
  }
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("after :" +System.currentTimeMillis()/1000);

控制臺消息
before:1518013024
after :1518013024
延遲1秒之后，3秒執(zhí)行一次:1518013025
延遲1秒之后，3秒執(zhí)行一次:1518013028
延遲1秒之后，3秒執(zhí)行一次:1518013031

4.newSingleThreadExecutor創(chuàng)建一個(gè)單線程化的線程池，只會(huì)用工作線程來執(zhí)行任務(wù)，保證順序，示例如下

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i=0;i<10;i++) {
  final int index = i;
  singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
      try {
         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "," + index);
        Thread.sleep(2000);
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  });
}

控制臺信息
pool-1-thread-1,0
pool-1-thread-1,1
pool-1-thread-1,2
pool-1-thread-1,3
pool-1-thread-1,4

向線程池提交任務(wù) ThreadPoolExecutor類中execute()和submit()區(qū)別 execute()方法實(shí)際上是Executor中聲明的方法，在ThreadPoolExecutor進(jìn)行了具體的實(shí)現(xiàn)，這個(gè)方法是ThreadPoolExecutor的核心方法，通過這個(gè)方法可以向線程池提交一個(gè)任務(wù)，交由線程池去執(zhí)行。

submit()方法是在ExecutorService中聲明的方法，在AbstractExecutorService就已經(jīng)有了具體的實(shí)現(xiàn)，在ThreadPoolExecutor中并沒有對其進(jìn)行重寫，這個(gè)方法也是用來向線程池提交任務(wù)的，但是它和execute()方法不同，它能夠返回任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果，通過源碼查看submit()方法的實(shí)現(xiàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)它實(shí)際上還是調(diào)用的execute()方法，只不過它利用了Future來獲取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果。

/**
 * @throws RejectedExecutionException {@inheritDoc}
 * @throws NullPointerException    {@inheritDoc}
 */
public Future<?> submit(Runnable task) {
  if (task == null) throw new NullPointerException();
  RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
  execute(ftask);
  return ftask;
}

線程池的關(guān)閉 我們可以通過調(diào)用線程池的shutdown或shutdownNow方法來關(guān)閉線程池，但是它們的實(shí)現(xiàn)原理不同，shutdown的原理是只是將線程池的狀態(tài)設(shè)置成SHUTDOWN狀態(tài)，然后中斷所有沒有正在執(zhí)行任務(wù)的線程。shutdownNow的原理是遍歷線程池中的工作線程，然后逐個(gè)調(diào)用線程的interrupt方法來中斷線程，所以無法響應(yīng)中斷的任務(wù)可能永遠(yuǎn)無法終止。shutdownNow會(huì)首先將線程池的狀態(tài)設(shè)置成STOP，然后嘗試停止所有的正在執(zhí)行或暫停任務(wù)的線程，并返回等待執(zhí)行任務(wù)的列表。

只要調(diào)用了這兩個(gè)關(guān)閉方法的其中一個(gè)，isShutdown方法就會(huì)返回true。當(dāng)所有的任務(wù)都已關(guān)閉后,才表示線程池關(guān)閉成功，這時(shí)調(diào)用isTerminaed方法會(huì)返回true。至于我們應(yīng)該調(diào)用哪一種方法來關(guān)閉線程池，應(yīng)該由提交到線程池的任務(wù)特性決定，通常調(diào)用shutdown來關(guān)閉線程池，如果任務(wù)不一定要執(zhí)行完，則可以調(diào)用shutdownNow。

3.  線程池的分析

流程分析：線程池的主要工作流程如下圖： Java線程池主要工作流程

從上圖我們可以看出，當(dāng)提交一個(gè)新任務(wù)到線程池時(shí)，線程池的處理流程如下：

1. 首先線程池判斷基本線程池是否已滿？沒滿，創(chuàng)建一個(gè)工作線程來執(zhí)行任務(wù)。滿了，則進(jìn)入下個(gè)流程。
2. 其次線程池判斷工作隊(duì)列是否已滿？沒滿，則將新提交的任務(wù)存儲(chǔ)在工作隊(duì)列里。滿了，則進(jìn)入下個(gè)流程。
3. 最后線程池判斷整個(gè)線程池是否已滿？沒滿，則創(chuàng)建一個(gè)新的工作線程來執(zhí)行任務(wù)，滿了，則交給飽和策略來處理這個(gè)任務(wù)。

**源碼分析。**上面的流程分析讓我們很直觀的了解的線程池的工作原理，讓我們再通過源代碼來看看是如何實(shí)現(xiàn)的。線程池執(zhí)行任務(wù)的方法如下：

public void execute(Runnable command) {
  if (command == null)
    throw new NullPointerException();
  int c = ctl.get();
  if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
    if (addWorker(command, true))
      return;
    c = ctl.get();
  }
  if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
    int recheck = ctl.get();
    if (! isRunning(recheck) && remove(command))
      reject(command);
    else if (workerCountOf(recheck) == 0)
      addWorker(null, false);
  }
  else if (!addWorker(command, false))
    reject(command);
}

工作線程。線程池創(chuàng)建線程時(shí)，會(huì)將線程封裝成工作線程Worker，Worker在執(zhí)行完任務(wù)后，還會(huì)無限循環(huán)獲取工作隊(duì)列里的任務(wù)來執(zhí)行。

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