作者 ：孙玉昌，昵称【一一哥 】，另外【壹壹哥】也是我哦
千锋教育高级教研员、CSDN博客专家、万粉博主、阿里云专家博主、掘金优质作者
前言
在前面的两篇文章中，壹哥 给大家讲解了线程的创建方式，以及线程的核心API方法。在讲解这些内容时，我们涉及到了线程池的概念，有不少同学对线程池很好奇，但又不太了解。再加上以后我们进行多线程的开发，很多时候都是利用线程池进行线程的管理与创建，所以今天壹哥要再写一篇文章，详细地讲解线程池。
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全文大约【3800】 字，不说废话，只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货！本文带有丰富的案例及配图视频，让你更好地理解和运用文中的技术概念，并可以给你带来具有足够启迪的思考......
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一. 线程池
1. 概念
所谓的线程池，就是一个管理了一组线程的池子，我们可以把它理解为一个包含了一定数量的线程"集合"。在线程池中，包含了一个任务队列和若干线程，当需要执行任务时，线程池中的线程就会自动分配任务并执行。利用线程池可以让我们避免频繁地创建和销毁线程对象，其优点主要体现在以下方面：
- 提高程序性能：频繁地创建和销毁线程比较耗费资源，线程池可以重复利用已创建的线程，避免频繁创建和销毁线程的较大开销；
- 提高程序稳定性：线程池可以限制并发线程的数量，避免过多的线程导致系统资源耗尽或系统崩溃；
- 提高编程效率：通过线程池，我们可以将线程的管理和任务的执行分离，提高代码的可读性和可维护性。
2. 核心API
既然线程池有这么多的优点，那我们该怎么使用线程池呢？如果我们要想进行线程池的开发，主要是使用以下几个API：
- Executor；
- ExecutorService；
- ThreadPoolExecutor；
- Executors；
- ForkJoinPool
以上4个核心API之间的关系如下图所示：
接下来壹哥分别给大家简要地介绍一下这几个类。
2.1 Executor
Executor是Java线程池的核心接口，它定义了一组执行任务的方法，可以把线程的创建和执行分离开，提高了程序的可扩展性和可维护性，简化了线程的管理。Executor接口中只有一个方法：
| 方法名称 | 方法描述 |
|---|---|
| execute(Runnable command) | 将一个任务提交到线程池中执行。 |
2.2 ExecutorService
ExecutorService是用于管理线程池的接口，它继承自Executor接口。我们知道，Executor接口给我们定义了一个execute方法，用于执行一个任务。而ExecutorService接口则在此基础上增加了一些新的方法，比如submit、invokeAll、invokeAny等，用于提交任务、批量执行任务等。同时，ExecutorService接口还增加了一些管理线程池的方法，比如shutdown、awaitTermination等。因此，ExecutorService可以对线程池进行任务的提交、任务的管理和线程池本身的管理等，可以说ExecutorService是更加强大、更加灵活的线程池接口。该接口中有如下几个常用的方法：
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
| execute(Runnable command) | 将一个任务提交到线程池中执行。 |
| submit(Callable task) | 将一个带有返回值的任务提交到线程池中执行。 |
| invokeAll() | 批量提交Callable任务给线程池执行 |
| invokeAny() | 批量提交Callable任务到线程池，返回第一个成功执行的任务结果 |
| shutdown() | 关闭线程池，不再接受新的提交任务 |
| awaitTermination() | 等待线程池中所有任务执行完成，并且所有的线程都已销毁 |
2.3 ThreadPoolExecutor
ThreadPoolExecutor是用于实现线程池的具体子类，它实现了ExecutorService接口，继承自AbstractExecutorService类。与Executors工厂类相比，ThreadPoolExecutor使用起来更加灵活。我们可以直接通过new对象的方式来创建一个ThreadPoolExecutor线程池对象，并且可以在构造ThreadPoolExecutor线程池对象时自定义线程池的核心参数，如下图所示：
尤其是ThreadPoolExecutor类中的核心参数，更是面试官经常考察的一个点，比如经常有面试官会问我们这样一个问题："请说一下线程池的几个核心参数及其作用" 。所以壹哥再次就把ThreadPoolExecutor中的核心参数列举出来，供大家掌握理解。
ThreadPoolExecutor构造方法核心参数的含义如下：
- corePoolSize ：线程池核心线程数，即线程池中始终保持存在的线程数。当提交的任务数少于等于核心线程数时，线程池中会始终保持这些核心线程的存在。如果有新的任务提交时，核心线程会优先处理。如果核心线程都在执行任务，新的任务就会被加入到任务队列中进行等待。
- maximumPoolSize ：线程池的最大线程数，即线程池中最多同时执行任务的线程数。当任务数大于核心线程数时，线程池会创建新的线程来处理任务，但线程数不会超过最大线程数。如果任务量持续增加，超过了最大线程数，就会根据设定的拒绝策略来处理这些任务。
- keepAliveTime ：该线程池中非核心线程的闲置超时时长。 一个非核心线程，如果不干活(闲置状态)的时长超过了这个参数所设定的时长，就会被销毁掉，这样可以避免线程池中的线程数无限增长，浪费系统资源。如果设置了allowCoreThreadTimeOut = true，只会作用于核心线程，核心线程会受到超时时长的影响；而如果为false，核心线程会一直驻留，即使该线程闲着，但非核心线程会一直受到超时时长的影响。
- unit ：keepAliveTime参数的时间单位。可以设置为秒、毫秒等。
- workQueue ：线程池的任务队列， 这是一个阻塞队列 ，用于存放等待执行的任务。当所有的核心线程都在执行任务时，新来的任务就会被加入到这个任务队列中。任务队列可以选用不同的实现方式，比如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等。任务队列可以减轻线程池的压力，当任务量过大时，线程池可以将任务放入任务队列中，由线程池中的线程逐一取出并执行任务，避免线程池中的线程数量过多，浪费系统资源。
- threadFactory ：线程工厂，用于创建新的线程。线程工厂可以自定义线程的属性，比如线程名、线程优先级等。
- handler ：拒绝策略，用于处理无法执行的任务。当任务队列已满且线程池中的线程数达到最大线程数时，新的任务就会被拒绝。拒绝策略可以选择不同的实现方式，比如AbortPolicy、CallerRunsPolicy等。
为了让大家更好地理解这些参数的作用，壹哥给大家举个例子，具体分析一下这些参数的作用。
比如我们现在创建了一个核心线程数为5，最大线程数为10的线程池，那么当有新的任务提交时，此时如果当前正在工作的线程数小于5，就会创建出新的线程来执行任务；如果当前线程数等于5，新的任务就会被加入到任务队列中；如果任务队列已满且当前线程数小于10，就会再创建新的线程来执行任务；如果任务队列已满且当前线程数等于10，新的任务就会根据预定的拒绝策略进行处理。同时，当线程池中的线程数超过核心线程数时，假如空闲线程的存活时间为60秒，则超过60秒后，其他没有可执行任务的线程就会被销毁。
这就好比有一个银行，这个银行最多只有10个办事窗口，但为了节约人工成本，一般情况下只会开放5个常用的窗口对外办公。假如现在银行正有3个客户办理业务，但此时又来了一个新的客户，但发现目前只开放了3个窗口，于是银行就会再开放一个新的窗口。如果银行发现已经开放了5个窗口并正在服务5个客户，此时又来了第6个客户，就不再开放新窗口，而是让第6个客户进入到一个等待区(任务队列)中进行等待。但是如果等待区的客户太多，把等待区挤满了，且此时银行还是只开放了5个窗口，这时银行就会打开新的窗口，直到把10个窗口都开放完毕为止，就不再开放新的窗口了。后面如果还是不断地涌入新的客户，此时银行就会拒绝接待这些新的客户，停止为他们进行服务。最后如果银行的客户减少了，不需要太多窗口对外服务了，就会按照预先设置好的时间，把没有客户的窗口给关闭掉，只保留几个常用窗口。
2.4 Executors
Executors是用于创建线程池的工具类，它提供了几个静态方法，用于创建不同类型的线程池，比如newFixedThreadPool、newCachedThreadPool等方法，这些方法返回的都是实现了ExecutorService接口的线程池对象。因此，可以说Executors是用于创建线程池的快捷方式，它封装了ThreadPoolExecutor的创建过程，让用户可以更加方便地创建线程池。Executors创建线程池的常用方法如下：
| 方法名称 | 方法描述 |
|---|---|
| newFixedThreadPool(int nThreads) | 创建一个固定大小的线程池。 |
| newCachedThreadPool() | 创建一个有缓存的线程池。 |
| newSingleThreadExecutor() | 创建一个单线程的线程池。 |
| newScheduledThreadPool(int corePoolSize) | 创建一个支持定时及周期性执行任务的线程池。 |
2.5 ForkJoinPool
ForkJoinPool是Java 7中新增的线程池类，专门用于支持分治任务的并行处理。在ForkJoinPool中，一个大的线程任务会被分割成多个小任务，每个小任务都可以独立地执行，最终将它们的结果合并起来得到最终的结果，这样我们就可以充分利用线程资源，提高程序的性能和效率。ForkJoinPool具有如下特点：
- 工作窃取算法：在ForkJoinPool中，每个线程都有一个任务队列，用于存放等待执行的任务。当线程执行完自己任务队列中的所有任务后，它就可以从其他线程的任务队列中窃取任务来执行，以充分利用线程的资源。
- 分治任务支持：ForkJoinPool专门用于支持分治任务的并行处理。在ForkJoinPool中，一个大的任务会被分割成多个小任务，每个小任务都可以独立地执行，最后它们的结果会被合并起来得到最终的结果。
- 工作线程管理：ForkJoinPool中的工作线程采用守护线程的方式创建，当所有的非守护线程结束时，守护线程也会自动结束，这样可以避免线程在等待空闲任务时浪费系统资源。
接下来壹哥就结合以上API，来给大家讲解一下具体的线程池创建过程。
二. 实现案例
1. ThreadPoolExecutor手动创建线程池
如果我们需要更加灵活地控制线程池的参数，可以手动创建ThreadPoolExecutor类对象，比如下面的示例代码：
java
//创建线程池对象
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
5, 10, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
//向线程池中添加要执行的任务
executor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// do something
}
});这段代码创建了一个核心线程数为5，最大线程数为10，任务队列无限大的线程池，并通过execute方法向线程池中添加任务。
2. 使用Executors工厂类创建线程池
Executors是一个线程池工厂类，它提供了多种创建线程池的静态方法，我们可以采用如下代码进行创建：
java
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* @author 一一哥Sun
*/
public class Demo15 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//创建只有单个线程的线程池对象
//ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();
//创建带有缓存功能的线程池对象
//ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
//创建支持定时及周期性任务的线程池对象
//ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(5);
//创建固定大小为5的线程池对象，默认创建的是无界线程池，默认的最大容量是Integer.MAX_VALUE，相当于是无界的阻塞队列
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
//提交线程任务
service.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//执行线程任务
}
});
}
}我们在上面的代码中创建了一个固定大小为5的线程池对象，并通过submit方法向线程池中要添加任务。
3. 使用ForkJoinPool创建线程池对象
ForkJoinPool是Java 7中新增的一个线程池类，它专门用于支持分治任务的并行处理，比如下面的代码：
java
//创建一个ForkJoinPool对象
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
//往线程池中添加要执行的任务
pool.invoke(new RecursiveAction() {
@Override
protected void compute() {
// do something
}
});上面这段代码，我们创建了一个默认大小的ForkJoinPool线程池对象，并通过invoke方法向线程池中添加了一个RecursiveAction任务。
------------------------------正片已结束，来根事后烟----------------------------
三. 结语
以上就是线程池的概念及其使用详情，现在你学会了吗？当我们的项目中，要使用多线程时，请大家尽量利用线程池进行创建，这会比直接通过new Thread或实现Runnable接口的方式效率高得多。尤其是
Executor、ExecutorService、ThreadPoolExecutor、Executors 这几个类之间的关系，以ForkJoinPool等的使用方式，大家要牢牢记住哦。
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