【JUC】线程池

Java 线程池是多线程编程中的核心组件，它通过复用线程来减少线程创建和销毁的开销，提高系统性能和资源利用率。下面从核心概念、工作原理、使用方式和最佳实践几个方面来讲解。

一、为什么需要线程池

不用线程池的问题：

每次任务都 new Thread()，创建/销毁开销大
线程数量无法控制，高并发时可能耗尽系统资源（内存、CPU）
缺乏统一的任务管理和监控手段

线程池的优势：

降低资源消耗：复用已创建的线程
提高响应速度：任务到达时无需等待线程创建
提高可管理性：统一分配、调优和监控

二、核心类：ThreadPoolExecutor

Java 线程池的核心实现是 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor，它的构造方法有 7 个关键参数：

java 复制代码

public ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,                  // 核心线程数
    int maximumPoolSize,               // 最大线程数
    long keepAliveTime,                // 空闲线程存活时间
    TimeUnit unit,                     // 时间单位
    BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 任务队列
    ThreadFactory threadFactory,       // 线程工厂
    RejectedExecutionHandler handler   // 拒绝策略
)

参数详解

参数	说明
corePoolSize	核心线程数，即使空闲也会保留（除非设置 allowCoreThreadTimeOut）
maximumPoolSize	线程池允许的最大线程数
keepAliveTime	超过核心线程数的空闲线程存活时间
workQueue	存放待执行任务的阻塞队列
threadFactory	创建线程的工厂，可自定义线程名、优先级等
handler	队列满且线程数达最大时的拒绝策略

三、任务提交后的处理流程

这是线程池最核心的机制，理解它非常重要：

复制代码

提交任务
   │
   ├─ 核心线程未满？ ──是──> 创建核心线程执行
   │        │否
   ├─ 队列未满？ ────是──> 任务入队等待
   │        │否
   ├─ 线程数 < max？ ─是──> 创建非核心线程执行
   │        │否
   └─> 执行拒绝策略

关键点：只有当队列满了之后，才会创建超出核心线程数的线程。这个顺序容易被误解。

四、四种拒绝策略

当任务无法被接受时（队列满 + 线程数达 max）：

AbortPolicy （默认）：抛出 RejectedExecutionException
CallerRunsPolicy：由提交任务的线程自己执行（起降速作用）
DiscardPolicy：直接丢弃，不抛异常
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务，再尝试提交

也可以自定义实现 RejectedExecutionHandler。

五、Executors 提供的快捷工厂（不推荐）

java 复制代码

Executors.newFixedThreadPool(n);      // 固定线程数，队列无界
Executors.newCachedThreadPool();      // 线程数可无限增长
Executors.newSingleThreadExecutor();  // 单线程，队列无界
Executors.newScheduledThreadPool(n);  // 支持定时/周期任务

《阿里巴巴 Java 开发手册》明确禁止使用 Executors 创建线程池，原因：

newFixedThreadPool / newSingleThreadExecutor：使用无界队列 LinkedBlockingQueue，任务堆积可能导致 OOM
newCachedThreadPool / newScheduledThreadPool：最大线程数为 Integer.MAX_VALUE，可能创建海量线程导致 OOM

推荐手动 new ThreadPoolExecutor(...)，明确各参数。

六、线程池大小如何设置

没有固定公式，取决于任务类型：

CPU 密集型：核心数 + 1（减少上下文切换）
IO 密集型：核心数 × 2，或更多（线程大部分时间在等待 IO）

更精确的估算：

复制代码

线程数 = 核心数 × 目标CPU利用率 × (1 + 等待时间/计算时间)

实际生产中建议结合压测调整，并配合监控。

七、常用方法

java 复制代码

executor.execute(runnable);       // 提交无返回值任务
Future<T> f = executor.submit(callable); // 提交有返回值任务
executor.shutdown();              // 平滑关闭，不再接受新任务
executor.shutdownNow();           // 立即关闭，尝试中断运行中任务
executor.awaitTermination(...);   // 等待终止
executor.getActiveCount();        // 活跃线程数（监控用）
executor.getQueue().size();       // 队列积压数

八、完整示例

java 复制代码

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    4,                              // 核心线程数
    8,                              // 最大线程数
    60L, TimeUnit.SECONDS,          // 空闲存活时间
    new ArrayBlockingQueue<>(100),  // 有界队列
    new ThreadFactory() {           // 自定义线程工厂
        private final AtomicInteger n = new AtomicInteger(1);
        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(r, "my-pool-" + n.getAndIncrement());
            t.setDaemon(false);
            return t;
        }
    },
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 拒绝策略
);

for (int i = 0; i < 200; i++) {
    executor.execute(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行任务");
    });
}

executor.shutdown();

九、注意事项与最佳实践

使用有界队列，避免任务无限堆积导致 OOM
给线程起有意义的名称，便于排查问题（如 jstack）
合理设置拒绝策略 ，核心业务建议 CallerRunsPolicy 或自定义
关闭线程池 ：应用停止时调用 shutdown()，避免资源泄漏
监控线程池：活跃线程数、队列大小、完成任务数、拒绝次数
避免死锁：父任务等待子任务时，若父子共用同一线程池可能饿死
区分业务隔离：不同业务用不同线程池，避免相互影响

十、延伸

ScheduledThreadPoolExecutor：支持延迟和周期任务
ForkJoinPool：分治任务，工作窃取算法（Java 8 parallelStream 底层）
CompletableFuture：Java 8 异步编排，可指定线程池