线程池

线程池就是一种池化技术，用于预先创建并管理一组线程，避免频繁创建和销毁线程的开销，提高性能和响应速度。

他的几个关键配置包括：核心线程、最大线程数、空闲存活时间、工作队列、拒绝策略

五大线程池、七个参数、四个拒绝策略

线程池相关参数解释

corePoolSize：核心线程数，即线程池中始终保持的线程数量。
maximumPoolSize：最大线程数，即线程池中允许的最大线程数量。
keepAliveTime：线程空闲时间，超过这个时间的非核心线程会被销毁。
workQueue：任务队列，存放待执行的任务。
threadFactory：线程工厂，用于创建新线程。
rejectedExecutionHandler：任务拒绝处理器，当任务无法执行时的处理策略。

工作队列类型

SynchronousQueue：不存储任务，直接将任务提交给线程。
LinkedBlockingQueue：链表结构的阻塞队列，大小无限。
ArrayBlockingQueue：数组结构的有界阻塞队列。
PriorityBlockingQueue：带优先级的无界阻塞队列。

主要工作原理如下：

默认情况下线程不会预创建，任务提交之后才会创建线程（不过设置 prestartAllCoreThreads 可以预创建核心线程）。
当核心线程满了之后不会新建线程，而是把任务堆积到工作队列中。
如果工作队列放不下了，然后才会新增线程，直至达到最大线程数。
如果工作队列满了，然后也已经达到最大线程数了，这时候来任务会执行拒绝策略。
如果线程空闲时间超过空闲存活时间，并且当前线程数大于核心线程数的则会销毁线程，直到线程数等于核心线程数（设置 allowCoreThreadTimeOut 为 true 可以回收核心线程，默认为 false）。

注意，核心线程和非核心线程在线程池中是一样的，并没有特殊的标识区分！

为什么默认情况下不会预创建线程

csharp 复制代码

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
        2, 5,
        60, TimeUnit.SECONDS,
        new LinkedBlockingQueue<>()
);

// 默认情况：还没有线程
System.out.println("Pool size before: " + executor.getPoolSize());

// 预启动一个核心线程
executor.prestartCoreThread();
System.out.println("Pool size after prestartCoreThread: " + executor.getPoolSize());

// 预启动所有核心线程
executor.prestartAllCoreThreads();
System.out.println("Pool size after prestartAllCoreThreads: " + executor.getPoolSize());

此时线程池里 一开始是没有任何线程的。

第一次提交任务时，才会创建一个线程来执行任务。
如果有空闲线程在工作队列里，新的任务会被直接放到队列中，不会马上创建新线程。
如果队列满了，才会继续创建新线程，直到达到 maximumPoolSize。

也就是说：线程池是懒惰的，不浪费资源，只有来了任务才会创建线程。

`prestartAllCoreThreads()`

如果手动调用这个方法，那么就会预创建核心线程

Java 并发库中提供了哪些线程池实现？

Java 并发库中提供了 5 种常见的线程池实现，主要通过 Executors 工具类来创建。

一般来说。不建议使用Executors去创建线程池，而是通过ThreadPoolExectors去创建

1）FixedThreadPool：创建一个固定数量的线程池。

线程池中的线程数是固定的，空闲的线程会被复用。如果所有线程都在忙，则新任务会放入队列中等待。

适合负载稳定的场景，任务数量确定且不需要动态调整线程数。

2）CachedThreadPool：一个可以根据需要创建新线程的线程池。

线程池的线程数量没有上限，空闲线程会在 60 秒后被回收，如果有新任务且没有可用线程，会创建新线程。

适合短期大量并发任务的场景，任务执行时间短且线程数需求变化较大。

3）SingleThreadExecutor：创建一个只有单个线程的线程池。

只有一个线程处理任务，任务会按照提交顺序依次执行。

适用于需要保证任务按顺序执行的场景，或者不需要并发处理任务的情况。

4）ScheduledThreadPool：支持定时任务和周期性任务的线程池。

可以定时或以固定频率执行任务，线程池大小可以由用户指定。

适用于需要周期性任务执行的场景，如定时任务调度器。

5）WorkStealingPool：基于任务窃取算法的线程池。

线程池中的每个线程维护一个双端队列（deque），线程可以从自己的队列中取任务执行。如果线程的任务队列为空，它可以从其他线程的队列中"窃取"任务来执行，达到负载均衡的效果。

适合大量小任务并行执行，特别是递归算法或大任务分解成小任务的场景。

不同线程池的选择总结：

FixedThreadPool 适合任务数量相对固定，且需要限制线程数的场景，避免线程过多占用系统资源。
CachedThreadPool 更适合大量短期任务或任务数量不确定的场景，能够根据任务量动态调整线程数。
SingleThreadExecutor 保证任务按顺序执行，适合要求严格顺序执行的场景。
ScheduledThreadPool 是定时任务的最佳选择，能够轻松实现周期性任务调度。
WorkStealingPool 适合处理大量的小任务，能更好地利用 CPU 资源。

Java 线程池有哪些拒绝策略？

一共提供了 4 种：

1）AbortPolicy，当任务队列满且没有线程空闲，此时添加任务会直接抛出 RejectedExecutionException 错误，这也是默认的拒绝策略。适用于必须通知调用者任务未能被执行的场景。

2）CallerRunsPolicy，当任务队列满且没有线程空闲，此时添加任务由即调用者线程执行。适用于希望通过减缓任务提交速度来稳定系统的场景。

3）DiscardOldestPolicy，当任务队列满且没有线程空闲，会删除最早的任务，然后重新提交当前任务。适用于希望丢弃最旧的任务以保证新的重要任务能够被处理的场景。

4）DiscardPolicy，直接丢弃当前提交的任务，不会执行任何操作，也不会抛出异常。适用于对部分任务丢弃没有影响的场景，或系统负载较高时不需要处理所有任务。

如何设置最大线程池？

线程池的线程数设置需要看具体执行的任务是什么类型的。

任务类型可以分：CPU 密集型任务和 I/O 密集型任务。

Runtime.getRuntime().availableProcessors()这个可以查看电脑的CPU核心数

CPU 密集型任务

CPU 密集型任务，就好比单纯的数学计算任务，它不会涉及 I/O 操作，也就是说它可以充分利用 CPU 资源（如果涉及 I/O，在进行 I/O 的时候 CPU 是空闲的），不会因为 I/O 操作被阻塞，因此不需要很多线程，线程多了上下文开销反而会变多。

根据经验法则，CPU 密集型任务线程数 = CPU 核心数 + 1。

I/O 密集型任务

I/O 密集型任务，有很多 I/O 操作，例如文件的读取、数据库的读取等等，任务在读取这些数据的时候，是无法利用 CPU 的，对应的线程会被阻塞等待 I/O 读取完成，因此如果任务比较多，就需要有更多的线程来执行任务，来提高等待 I/O 时候的 CPU 利用率。

根据经验法则，I/O 密集型任务线程数 = CPU 核心数 * 2 或更多一些。

ini 复制代码

// 获取 CPU 核心数
int cpuCount = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

// CPU 密集型线程池
ExecutorService cpuPool = Executors.newFixedThreadPool(cpuCount + 1);

// I/O 密集型线程池（经验值：核心数 * 2）
ExecutorService ioPool = Executors.newFixedThreadPool(cpuCount * 2);

>以上公式仅是一个纯理论值，仅供参考！在生产上，需要考虑机器的硬件配置，设置预期的 CPU 利用率、CPU负载等因素，再通过实际的测试不断调整得到合理的线程池配置参数。