线程池就是创建若干个可执行的线程放入一个池（容器）中，有任务需要处理时，会提交到线程池中的任务队列，处理完之后线程并不会被销毁，而是仍然在线程池中等待下一个任务。

为什么要用线程池？

Java 中创建一个线程，需要调用操作系统内核的 API，操作系统要为线程分配一系列的资源，成本很高，所以线程是一个重量级的对象，应该避免频繁创建和销毁。
使用线程池就能很好地避免频繁创建和销毁。

为了减少在创建和销毁线程上所花的时间和对系统资源的消耗，解决资源不足的问题。

如果不适用线程池，有可能造成系统创建大量同类线程而消耗内存挥着”过度切换“问题。

四种线程池

  • SingleThreadPool：单个线程线程池，core = max =1，拿一个任务用一个线程
  • FixedThreadPool：指定大小的固定大小线程池，core=max, 都不能回收，无界队列
  • CachedThreadPool：core是0，所有的线程都可回收，无界队列
  • ScheduledThreadPool ： 定时任务专用的线程池

问题

  • FixedThreadPool和SingleThreadPool：允许的请求队列长度为Interger.MAX_VALUE，可能会堆积大量请求，造成OOM；
  • CachedThreadPool和ScheduledThreadPool：允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量线程，造成OOM。

线程池参数？

  • corePoolSize：核心线程数量，定义了最小可以同时运行的线程数量，没有任务也不会被回收。
  • maximumPoolSize：当线程数量大于核心线程数，且队列中存放的任务达到队列容量的时候，继续创建线程。
  • keepAliveTime：超过corePoolSize之后”临时线程“的存活时间。
  • timeUnit：单位
  • workQueue：当新任务来的时候，保存未执行的任务。大于corePoolSize时进入阻塞队列等待。
  • threadFactory：线程工厂，用来创建线程，默认就行
  • RejectdExecutionHandler handler：拒绝策略，线程数量达到maximumPoolSize大小，且workQueue也塞满的情况下，线程池调用handler拒绝策略来处理请求。

线程池运行流程：
1.线程池创建core数量的核心线程准备接受任务
2.core满了之后，任务进入阻塞队列
3.阻塞队列慢之后，开新线程执行，开到max
4.到max之后，max - core 数量的空闲线程会在keepAliveTime指定时间后销毁，最后保持到core数量的线程
5.max也满了，还有新任务进来，就开始执行线程池的拒绝策略

举例：
一个线程池，core5 , max 20 queue 50， 100并发：
首先5个直接执行。接下来50个进入队列排队，再多开15个继续执行，现在70个被安排了，剩余30个任务进入到默认的拒绝策略处理。

线程池拒绝策略：

  • AbortPolicy：默认拒绝策略，直接抛异常

  • DiscardPolicy：直接抛弃不处理。

  • DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务。

  • CallerRunsPolicy：将任务分配给当前执行execute方法的线程来执行

    自定义拒绝策略：实现RejectedExecutionHandler接口，可以实现友好的拒绝策略。包括但不限于：将数据存入数据库，用日志处理等。

JDK 的并发工具包里还有一个静态线程池工厂类 Executors，可以方便地创建线程池，但是由于 Executors 创建的线程池内部很多地方用到了无界任务队列，在高并发场景下，无界任务队列会接收过多的任务对象，导致 JVM 抛出OutOfMemoryError，整个 JVM 服务崩溃，影响严重。所以很多公司已经不建议使用 Executors 去创建线程。

线程池包含哪些状态？

线程池的5种状态：RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED。

见 ThreadPoolExecutor 源码

// runState is stored in the high-order bits
private static final int RUNNING    = -1 <<COUNT_BITS;
private static final int SHUTDOWN   =  0 <<COUNT_BITS;
private static final int STOP       =  1 <<COUNT_BITS;
private static final int TIDYING    =  2 <<COUNT_BITS;
private static final int TERMINATED =  3 <<COUNT_BITS;

  1. RUNNING：
    线程池一旦被创建，就处于 RUNNING 状态，任务数为 0，能够接收新任务，对已排队的任务进行处理。

  2. SHUTDOWN：
    不接收新任务，但能处理已排队的任务。调用线程池的 shutdown() 方法，线程池由 RUNNING 转变为 SHUTDOWN 状态。

  3. STOP：
    不接收新任务，不处理已排队的任务，并且会中断正在处理的任务。调用线程池的 shutdownNow() 方法，线程池由(RUNNING 或 SHUTDOWN ) 转变为 STOP 状态。

  4. TIDYING：
    SHUTDOWN 状态下，任务数为 0， 其他所有任务已终止，线程池会变为 TIDYING 状态，会执行 terminated() 方法。线程池中的 terminated() 方法是空实现，可以重写该方法进行相应的处理。
    线程池在 SHUTDOWN 状态，任务队列为空且执行中任务为空，线程池就会由 SHUTDOWN 转变为 TIDYING 状态。
    线程池在 STOP 状态，线程池中执行中任务为空时，就会由 STOP 转变为 TIDYING 状态。

  5. TERMINATED：
    线程池彻底终止。线程池在 TIDYING 状态执行完 terminated() 方法就会由 TIDYING 转变为 TERMINATED 状态。

线程池关闭方法

1.shutdown()

  • 有序关闭，已提交任务继续执行
  • 不接受新任务

2、shutdownNow()

  • 尝试停止所有正在执行的任务
  • 停止等待执行的任务，并返回等待执行的任务列表

3、awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)

  • 收到关闭请求后，所有任务执行完成、超时、线程被打断，阻塞直到三种情况任意一种发生
  • 参数可以设置超时时间与超时单位
  • 线程池关闭返回 true；超过设置时间未关闭，返回 false
总结
- 调用 shutdown() 和 shutdownNow() 方法关闭线程池，线程池都无法接收新的任务
- shutdown() 方法会继续执行正在执行未完成的任务；shutdownNow() 方法会尝试停止所有正在执行的任务
- shutdown() 方法没有返回值；shutdownNow() 方法返回等待执行的任务列表
- awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) 方法可以获取线程池是否已经关闭，需要配合 shutdown() 使用
- shutdownNow() 不一定能够立马结束线程池，该方法会尝试停止所有正在执行的任务，通过调用 Thread.interrupt() 方法来实现的，如果线程中没有 sleep() 、wait()、Condition、定时锁等应用，interrupt() 方法是无法中断当前的线程的。