Java的线程池ThreadPoolExecutor及多种线程池实现详解

1、线程池状态含义

ThreadPoolExecutor 使用 int 的高 3 位来表示线程池状态，低 29 位表示线程数量，之所以将信息存储在一个变量中，是为了保证原子性。

具体的高三位与线程池状态如下，引用自网课的图片：

2、构造方法的参数、具体工作方式

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

对于以上变量，其含义如下：corePoolSize 核心线程数目 (最多保留的线程数)

• maximumPoolSize 最大线程数目
• keepAliveTime 生存时间
• unit 生存时间的时间单位
• workQueue 阻塞队列
• threadFactory 线程工厂 - 可以为线程创建时起个好名字
• handler 拒绝策略

具体解释：

1.核心线程数：是指在线程池中始终保持存活的线程数量。在线程池中，当有新的任务到达时，线程池会创建新的线程来处理任务，但是当任务处理完毕后，线程并不会立即销毁，而是被放置在线程池中等待下一个任务的到来。 当将allowCoreThreadTimeout设置为 true 时，核心线程也会超时回收，像这样：

executor.allowCoreThreadTimeOut(true); // 允许回收核心线程

2.最大线程数目：指核心线程数+非核心线程数的总数。例如设置核心为5，最大为10，那么非核心（救急）则为10-5=5个

3.生存时间：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。

4.阻塞队列：如果核心线程都被占用没有空闲，此时又多来了新任务，则新来的任务会被加入阻塞队列阻塞等待。

5.拒绝策略：如果阻塞队列满了，继续来任务，那么就创建救急线程来执行新任务，但如果救急线程也不够（达到最大线程数），再来任务，因为线程池已经填满了到极限了，所以就要拒绝新来的任务了。jdk和各种框架有多种拒绝策略的实现：

• AbortPolicy 让调用者抛出 RejectedExecutionException 异常，这是默认策略
• CallerRunsPolicy 让调用者运行任务
• DiscardPolicy 放弃本次任务
• DiscardOldestPolicy 放弃队列中最早的任务，本任务取而代之
• ActiveMQ 的实现，带超时等待（60s）尝试放入队列（较好）

3、线程池有哪些常用的实现方式

3.1 newFixedThreadPool

全是、多个核心线程不回收

fixed，即“固定的”，线程数固定，能够控制线程的最大并发数：

（1）源码中，其核心线程数和最大线程数都是nThreads，即相等，说明没有非核心线程

（2）阻塞队列是无界的，可以放任意数量的任务。

（3）核心线程不会自动回收，直到被明确打断：“The threads in the pool will exist until it is explicitly shutdown.”

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
     return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
     0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
     new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

//具体使用示例
//1.创建定长线程池对象，线程数量固定为3
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
//2. 创建Runnable线程对象以及执行的任务
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);

3.2newCachedThreadPool

全是非核心，定时回收

Cached，缓存，是说这种线程池的实现像缓存一样是可变的：

（1）核心线程数是 0， 最大线程数是 Integer.MAX_VALUE，线程的空闲生存时间是 60s，意味着：这种线程池内都是非核心线程、可以无限创建、定时60s回收。

（2）队列采用了 SynchronousQueue ，特点是，它没有容量，没有线程来取是放不进去的。

（3）适合场景：执行大量、耗时少的任务。

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
     return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
     60L, TimeUnit.SECONDS,
     new SynchronousQueue<Runnable>());
}

3.3newSingleThreadExecutor

就一个核心线程，不回收

Single，即单线程的线程池：只有 1 个核心线程，无非核心线程，执行后不会立即回收。 这样相当于顺序执行，不需要处理线程同步问题。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
 return new FinalizableDelegatedExecutorService
     (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
         0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
         new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

3.4newScheduledThreadPool

核心非核心都有，非核心定时回收

Scheduled即定时的：核心线程数量固定，非核心线程数量无限多但会定时回收，当非核心线程执行完闲置 10ms 后则回收，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。

private static final long DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS = 10L;

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