线程池（Thread Pool）是一种基于池化思想管理线程 的并发工具，核心目标是复用线程资源、控制并发数量、降低资源开销 。其执行流程涉及任务提交、线程调度、任务排队、拒绝策略等多个环节，是Java并发编程中最常用的多线程管理方案（如ThreadPoolExecutor）。
一、线程池的核心组件
在理解执行流程前，需先明确线程池的核心组件及其作用：
| 组件 | 说明 |
|---|---|
| 核心线程数（corePoolSize） | 线程池长期保留的最小线程数（即使空闲也不会被销毁，除非设置allowCoreThreadTimeOut）。 |
| 最大线程数（maximumPoolSize） | 线程池允许创建的最大线程数（核心线程+非核心线程的总和）。 |
| 任务队列（workQueue） | 当核心线程全忙时，新任务暂时存入的队列（如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue）。 |
| 非核心线程存活时间（keepAliveTime） | 非核心线程（超出核心线程数的线程）空闲多久后被回收的时间阈值。 |
| 拒绝策略（RejectedExecutionHandler） | 当任务无法被核心线程、队列、非核心线程处理时，执行的回调策略（如丢弃任务、抛异常）。 |
| 线程工厂（ThreadFactory） | 用于创建线程的工厂类（可自定义线程名称、优先级等）。 |
二、线程池执行流程：从任务提交到执行
线程池的执行流程可分为5个阶段 ，核心逻辑是"优先复用核心线程→队列缓冲→创建非核心线程→触发拒绝策略"。以下是详细步骤：
阶段1：提交任务（submit/execute）
用户通过execute(Runnable task)或submit(Callable task)提交任务到线程池。线程池接收到任务后，立即进入调度逻辑。
阶段2：核心线程是否空闲？
线程池首先检查核心线程是否都在忙碌：
- 若有空闲的核心线程：直接由空闲核心线程执行任务（无需入队）。
- 若核心线程全忙：进入阶段3（任务入队）。
阶段3：任务入队（workQueue.offer()）
当核心线程全忙时，线程池会将新任务尝试存入任务队列：
- 队列未满：任务成功入队，等待核心线程空闲后从队列头部取出执行。
- 队列已满：进入阶段4（创建非核心线程）。
阶段4：创建非核心线程（workerCount < maximumPoolSize）
若任务队列已满，线程池会检查当前线程总数（核心线程+非核心线程）是否小于maximumPoolSize：
- 是 ：创建非核心线程（临时线程）执行该任务（非核心线程空闲超时后会被回收）。
- 否：进入阶段5（触发拒绝策略）。
阶段5：触发拒绝策略（RejectedExecutionHandler）
当以下3个条件同时满足时，触发拒绝策略：
- 核心线程全忙；
- 任务队列已满；
- 线程总数已达
maximumPoolSize（无法创建新线程）。
此时线程池会调用RejectedExecutionHandler处理任务，常见策略有4种：
| 策略 | 行为 |
|---|---|
| AbortPolicy（默认） | 直接抛出RejectedExecutionException异常，拒绝任务。 |
| CallerRunsPolicy | 由调用者（提交任务的线程）直接执行该任务（"自己干"）。 |
| DiscardPolicy | 静默丢弃任务，不抛异常也不执行。 |
| DiscardOldestPolicy | 丢弃队列中最旧的任务（队头任务），然后将新任务重新入队（尝试再次调度）。 |
关键补充：核心线程的超时回收
若设置了allowCoreThreadTimeOut(true)，核心线程在空闲超时（keepAliveTime）后也会被回收，此时线程池可能降级到0线程（仅保留任务队列中的任务）。
三、线程池架构图（ASCII版）
以下是线程池执行流程的架构图，展示了组件间的关系和任务流动路径：
markdown
+-------------------+ +------------------+ +------------------+ +------------------+
| 提交任务 | -------> | 核心线程池 | -------> | 任务队列 | -------> | 非核心线程池 |
| (execute/submit) | | (corePoolSize) | | (workQueue) | | (maxPoolSize-core)|
+-------------------+ +------------------+ +------------------+ +------------------+
↑ ↓ ↓ ↓
|（核心线程空闲） |（核心线程忙，队列未满） |（队列满，线程数未达上限） |（线程数达上限） |
| | | |
| v v v
| +------------------+ +------------------+ +------------------+
| | 核心线程执行任务 | | 任务入队等待 | | 创建非核心线程 |
| | (Worker.run()) | | (Queue.offer()) | | (new Worker()) |
| +------------------+ +------------------+ +------------------+
| |
| v
| +------------------+
| | 触发拒绝策略 |
| | (RejectedHandler) |
| +------------------+
↓ |
+-------------------+ +------------------+
| 任务完成/异常 | <----------------------------------------------------------------------- | 任务执行/丢弃 |
| (Future.get()) | +------------------+
+-------------------+
### 图解说明：
1. **任务提交**：用户通过`execute`提交任务，线程池开始调度。
2. **核心线程执行**：若有空闲核心线程，直接执行任务（`Worker`线程通过`run()`方法处理任务）。
3. **任务入队**：核心线程忙时，任务入队（如`ArrayBlockingQueue`），等待核心线程空闲后消费。
4. **非核心线程创建**：队列满且线程数未达上限时，创建非核心线程执行任务。
5. **拒绝策略**：队列满且线程数达上限时，触发拒绝策略处理任务。
## 四、执行流程示例（以`ThreadPoolExecutor`为例）
假设线程池配置：`corePoolSize=2`，`maximumPoolSize=5`，`workQueue=ArrayBlockingQueue(3)`，`rejectedPolicy=AbortPolicy`。
1. **提交前2个任务**：核心线程（2个）空闲，直接执行。
2. **提交第3-5个任务**：核心线程忙，任务依次入队（队列容量3，此时队列满）。
3. **提交第6个任务**：核心线程忙+队列满，创建非核心线程（第3个线程）执行。
4. **提交第7-9个任务**：继续创建非核心线程（第4、5个线程）执行。
5. **提交第10个任务**：核心线程（2）+非核心线程（3）=5（达`maximumPoolSize`），队列已满（3），触发`AbortPolicy`，抛出异常。
## 五、总结
线程池的执行流程本质是**"资源分级利用"**：
- 核心线程：长期驻留，减少线程创建开销；
- 任务队列：缓冲突发流量，避免频繁创建线程；
- 非核心线程：应对短期流量高峰，空闲后回收；
- 拒绝策略：防止资源耗尽，保护系统稳定性。
理解这一流程，能帮助开发者合理配置线程池参数（如`corePoolSize`、`workQueue`类型），避免"线程爆炸"或"任务堆积"问题，是高并发系统设计的必备技能。