线程池

线程池主要解决两个问题：

1、 当执行大量异步任务时线程池能够提供很好的性能。

2、 线程池提供了一种资源限制和管理的手段，比如可以限制线程的个数，动态新增线程等。

线程池体系

图1 线程池体系

1）Executor 是线程池最顶层的接口，在 Executor 中只有一个 execute 方法，用于执行任务。至于线程的创建、调度等细节由子类实现。

2）ExecutorService 继承并拓展了 Executor，在 ExecutorService 内部提供了更全面的任务提交机制以及线程池关闭方法。

3）ThreadPoolExecutor 是 ExecutorService 的默认实现，所谓的线程池机制也大多封装在此类当中，因此它是本课时分析的重点。

4）ScheduledExecutorService 继承自 ExecutorService，增加了定时任务相关方法。

5）ScheduledThreadPoolExecutor 继承自 ThreadPoolExecutor，并实现了 ScheduledExecutorService 接口。

6）ForkJoinPool 是一种支持任务分解的线程池，一般要配合可分解任务接口 ForkJoinTask 来使用。

在ThreadPoolExecutor中，有一个内部类——Work，它是继承AbstractQueuedSynchronizer（AQS）类，实现了Runnable接口的类。也是实现线程池的核心。具体AQS类的源码解析，请参考上一篇文章《AQS（Abstract Queued Synchronizer）源码分析》。

创建线程

        ThreadPoolExecutor初始化方法如下：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,

                          int maximumPoolSize,

                          long keepAliveTime,

                          TimeUnit unit,

                          BlockingQueueworkQueue,

                          ThreadFactory threadFactory,

                          RejectedExecutionHandler handler) 

参数说明：

        corePoolSize：表示核心线程数量。

        maximumPoolSize：表示线程池最大能够容纳同时执行的线程数，必须大于或等于 1。如果和 corePoolSize 相等即是固定大小线程池。

        keepAliveTime：表示线程池中的线程空闲时间，当空闲时间达到此值时，线程会被销毁直到剩下 corePoolSize 个线程。

        unit：用来指定 keepAliveTime 的时间单位，有 MILLISECONDS、SECONDS、MINUTES、HOURS 等。

        workQueue：等待队列，BlockingQueue 类型。当请求任务数大于 corePoolSize 时，任务将被缓存在此 BlockingQueue 中。

        threadFactory：线程工厂，线程池中使用它来创建线程，如果传入的是 null，则使用默认工厂类 DefaultThreadFactory。

        handler：执行拒绝策略的对象。当 workQueue 满了之后并且活动线程数大于 maximumPoolSize 的时候，线程池通过该策略处理请求。拒绝策略如下：

图2 拒绝策略

注意：当 ThreadPoolExecutor 的 allowCoreThreadTimeOut 设置为 true 时，核心线程超时后也会被销毁。

禁止使用 Executors

        为了方便开发者可以更方便的使用线程池，JDK 中给我们提供了一个线程池的工厂类—Executors。在 Executors 中定义了多个静态方法，用来创建不同配置的线程池。常见有以下几种。

        newSingleThreadExecutor：创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按先进先出的顺序执行。

        newCachedThreadPool：创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

        newFixedThreadPool：创建一个固定数目的、可重用的线程池。

        那为什么要禁止呢？主要是因为容易出现OOM。以下是Executors中的部分创建线程池的源码：

图3 工具类快速创建线程池源码

        1、newCachedThreadPool 缓存线程池的最大线程数为 Integer 最大值。当核心线程耗时很久，线程池会尝试创建新的线程来执行提交的任务，当内存不足时就会报无法创建线程的错误。

        2、newSingleThreadExecutor和newFixedThreadPool传入的是一个无界的阻塞队列，理论上可以无限添加任务到线程池。

以上两种情况如果发生在生产环境将会是致命的。因此在创建线程池时，尽量不要用工具类Executors快速创建线程池。

总结

        线程池是为了在大量异步任务时，提供了资源限制和管理的手段。其中核心是靠ThreadPoolExecutor.Work（AQS子类）进行管理和执行的。尽量不要用工具类Executors创建线程池。