一篇文章带你彻底掌握线程池原理
线程池原理
线程池做的工作主要是控制运行的线程的数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了最大数量，超出数量的线程排队等候，等其它线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行。他的主要特点为：
- 线程复用；
- 控制最大并发数；
- 管理线程。
线程复用
每一个Thread类都有一个start方法，当调用start方法启用线程时Java虚拟机会调用线程的run方法。Thread类的run()方法其实就是调用了Runable对象的run()方法。我们可以继承重写Thread类，在其start方法中添加不断循环调用传递过来的Runnable对象。这就是线程池的实现原理。循环方法中不断获取Runable是用Queue实现的，在获取下一个Runnable之前可以是阻塞的。
图 1 线程池在Jdk中主要涉及的类及方法汇总
线程池的组成
一般线程池主要分为以下四个组成部分：
- 线程池管理器：用于创建并管理线程池
- 工作线程：线程池中的线程
- 任务接口：每个任务必须实现的接口，用于工作线程调度其运行
- 任务队列：用于存放待处理的任务，提供一种缓冲机制
Java 中的线程池是通过 Executor 框架实现的，该框架中用到了 Executor，Executors，ExecutorService，ThreadPoolExecutor ，Callable 和 Future、FutureTask 这几个类。
ThreadPoolExecutor 的构造方法如下：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize,
keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(),
defaultHandler);
}
- corePoolSize：线程池中的核心线程数量
- maximumPoolSize：指定了线程池中的最大线程数量
- keepAliveTime：空闲线程存活时间，当前线程池数量超过 corePoolSize 时，多余的空闲线程允许的存活时间，空闲时间超出该参数的非核心线程将会被销毁
- unit：keepAliveTime 的单位
- workQueue：任务队列，被提交但尚未被执行的任务
- threadFactory：线程工厂，用于创建线程，一般用默认的即可
- handler：拒绝策略，当任务太多来不及处理，如何拒绝任务
拒绝策略
线程池中的线程已经用完了，无法继续为新任务服务，同时，等待队列也已经排满了，再也塞不下新任务了。这时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。
JDK 内置的拒绝策略如下：
AbortPolicy: 直接抛出异常，阻止系统正常运行CallerRunsPolicy: 只要线程池未关闭，该策略直接在调用者线程中，运行当前被丢弃的任务。显然这样做不会真的丢弃任务，但是，- DiscardOldestPolicy: 丢弃最老的一个请求，也就是即将被执行的一个任务，并尝试再次提交当前任务。
DiscardPolicy: 该策略默默地丢弃无法处理的任务，不予任何处理。如果允许任务丢失，这是最好的一种方案。
以上内置拒绝策略均实现了 RejectedExecutionHandler 接口，若以上策略仍无法满足实际需要，完全可以自己扩展 RejectedExecutionHandler 接口。
Java线程池的工作过程
- 线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传递进来的，不过就算任务队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。
2.调用execute()方法添加一个任务时，线程池会作如下判断：
a) 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务;
b) 如果正在运行的线程数量大于等于corePoolSize,那么将这个任务放入队列；
c) 如果这个时候队列满了，而且此时正在运行的线程数量小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程继续运行这个任务；
d) 如果队列满了，而且线程池中运行的线程数大于等于maximumPoolSize，那么线程池会抛出RejectExecutionException。
- 当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。
- 当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于
corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到corePoolSize的大小。
图 2 线程池工作过程流程图
说明：本文内容取自行业内大佬整理的《2020最新Java面试题及答案》，非原创。
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