深入浅出Java线程池

什么是线程池？

想象你开了一家快递站，每天有很多包裹要派送。如果每来一个包裹就雇一个新快递员，送完就解雇，这样效率很低，因为：

频繁招聘和解雇成本高（对应线程创建和销毁开销大）
新快递员不熟悉路线（线程需要时间初始化）
快递员太多时管理混乱（系统资源耗尽）

线程池就像你预先雇佣的一批固定快递员（线程），有包裹（任务）来了就分配给他们，送完继续等待新任务，这样效率更高。

为什么需要线程池？

降低资源消耗：重复利用已创建的线程，避免频繁创建销毁
提高响应速度：任务到达时直接使用现有线程，无需等待线程创建
便于管理：可以统一分配、监控和调优线程资源

Java线程池核心类

Java中的线程池主要通过java.util.concurrent包中的ExecutorService接口及其实现类ThreadPoolExecutor来实现。

线程池工作原理

线程池就像一个有管理的"线程工厂+任务队列"：

核心线程：池中常驻的基本劳动力，即使空闲也不销毁
任务队列：当核心线程都忙时，新任务进入队列等待
非核心线程：当队列满了，创建额外线程帮忙（有数量限制）
拒绝策略：当线程和队列都满了，如何处理新任务

创建线程池的常用方法

Java提供了Executors工厂类来创建常见类型的线程池：

java 复制代码

// 1. 固定大小线程池
ExecutorService fixedPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

// 2. 单线程池（保证任务顺序执行）
ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();

// 3. 可缓存线程池（自动扩容缩容）
ExecutorService cachedPool = Executors.newCachedThreadPool();

// 4. 定时任务线程池
ScheduledExecutorService scheduledPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);

更灵活的ThreadPoolExecutor

实际上，上述工厂方法内部都是使用ThreadPoolExecutor构造的。直接使用它可更精细控制：

java 复制代码

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    5,                      // 核心线程数
    10,                     // 最大线程数
    60,                     // 空闲线程存活时间(秒)
    TimeUnit.SECONDS,       // 时间单位
    new ArrayBlockingQueue<>(100), // 任务队列
    Executors.defaultThreadFactory(), // 线程工厂
    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 拒绝策略
);

线程池重要参数

corePoolSize：核心线程数，池中常驻线程数量
maximumPoolSize：最大线程数，池中允许的最大线程数
keepAliveTime：非核心线程空闲时的存活时间
workQueue：任务队列，保存等待执行的任务
threadFactory：创建线程的工厂
handler：拒绝策略，当线程和队列都满时的处理方式

四种拒绝策略

AbortPolicy（默认）：直接抛出RejectedExecutionException异常
CallerRunsPolicy：让提交任务的线程自己执行该任务
DiscardPolicy：默默丢弃无法处理的任务
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务，然后重试提交

使用示例

java 复制代码

public class ThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);
        
        // 提交10个任务
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            final int taskId = i;
            pool.execute(() -> {
                System.out.println("任务" + taskId + "正在执行，线程：" + Thread.currentThread().getName());
                try {
                    Thread.sleep(1000); // 模拟任务耗时
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("任务" + taskId + "执行完毕");
            });
        }
        
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
    }
}

线程池生命周期

RUNNING：接受新任务，处理队列任务
SHUTDOWN：不接受新任务，但处理队列中的任务
STOP：不接受新任务，不处理队列任务，中断正在执行的任务
TIDYING：所有任务终止，workerCount为0
TERMINATED：terminated()方法执行完毕

最佳实践

根据任务类型选择合适线程池：
- CPU密集型：线程数 ≈ CPU核心数
- IO密集型：线程数可以多一些（如CPU核心数×2）
避免使用无界队列，可能导致内存溢出
合理设置线程存活时间
为线程池中的线程设置有意义的名字，便于排查问题
考虑使用自定义的ThreadFactory，设置线程优先级、异常处理等

线程池是Java并发编程的重要工具，合理使用可以显著提高程序性能，但需要根据实际场景仔细配置参数。