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Java基础——深入理解Java线程池

發(fā)布時間：2023/12/13 java 44 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Java基础——深入理解Java线程池小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

簡介

? ? ? ?我們使用線程的時候就去創(chuàng)建一個線程，這樣實現(xiàn)起來非常簡便，但是就會有一個問題：

? ? ? ?如果并發(fā)的線程數(shù)量很多，并且每個線程都是執(zhí)行一個時間很短的任務(wù)就結(jié)束了，這樣頻繁創(chuàng)建線程就會大大降低系統(tǒng)的效率，因為頻繁創(chuàng)建線程和銷毀線程需要時間。

? ? ? ?那么有沒有一種辦法使得線程可以復(fù)用，就是執(zhí)行完一個任務(wù)，并不被銷毀，而是可以繼續(xù)執(zhí)行其他的任務(wù)？

? ? ? ?在Java中可以通過線程池來達到這樣的效果。今天我們就來詳細講解一下Java的線程池，首先我們從最核心的ThreadPoolExecutor類中的方法講起，然后再講述它的實現(xiàn)原理，接著給出了它的使用示例，最后討論了一下如何合理配置線程池的大小。

以下是本文的目錄大綱：

一、Java中的ThreadPoolExecutor類

二、深入剖析線程池實現(xiàn)原理

三、使用示例

四、為什么使用線程池

五、使用線程池的風(fēng)險

六、有效使用線程池的準則

七、線程池的大小設(shè)置

一、Java中的ThreadPoolExecutor類

? ? ? ?java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor類是線程池中最核心的一個類，因此如果要透徹地了解Java中的線程池，必須先了解這個類。下面我們來看一下ThreadPoolExecutor類的具體實現(xiàn)源碼。

在ThreadPoolExecutor類中提供了四個構(gòu)造方法：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {.....public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue);public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory);public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,RejectedExecutionHandler handler);public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);... }

? ? ? ?從上面的代碼可以得知，ThreadPoolExecutor繼承了AbstractExecutorService類，并提供了四個構(gòu)造器，事實上，通過觀察每個構(gòu)造器的源碼具體實現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)前面三個構(gòu)造器都是調(diào)用的第四個構(gòu)造器進行的初始化工作。

?下面解釋下一下構(gòu)造器中各個參數(shù)的含義：

corePoolSize：核心池的大小，這個參數(shù)跟后面講述的線程池的實現(xiàn)原理有非常大的關(guān)系。在創(chuàng)建了線程池后，默認情況下，線程池中并沒有任何線程，而是等待有任務(wù)到來才創(chuàng)建線程去執(zhí)行任務(wù)，除非調(diào)用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，從這2個方法的名字就可以看出，是預(yù)創(chuàng)建線程的意思，即在沒有任務(wù)到來之前就創(chuàng)建corePoolSize個線程或者一個線程。默認情況下，在創(chuàng)建了線程池后，線程池中的線程數(shù)為0，當有任務(wù)來之后，就會創(chuàng)建一個線程去執(zhí)行任務(wù)，當線程池中的線程數(shù)目達到corePoolSize后，就會把到達的任務(wù)放到緩存隊列當中；
maximumPoolSize：線程池最大線程數(shù)，這個參數(shù)也是一個非常重要的參數(shù)，它表示在線程池中最多能創(chuàng)建多少個線程；
keepAliveTime：表示線程沒有任務(wù)執(zhí)行時最多保持多久時間會終止。默認情況下，只有當線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時，keepAliveTime才會起作用，直到線程池中的線程數(shù)不大于corePoolSize，即當線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時，如果一個線程空閑的時間達到keepAliveTime，則會終止，直到線程池中的線程數(shù)不超過corePoolSize。但是如果調(diào)用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在線程池中的線程數(shù)不大于corePoolSize時，keepAliveTime參數(shù)也會起作用，直到線程池中的線程數(shù)為0；
unit：參數(shù)keepAliveTime的時間單位，有7種取值，在TimeUnit類中有7種靜態(tài)屬性：

TimeUnit.DAYS; //天 TimeUnit.HOURS; //小時 TimeUnit.MINUTES; //分鐘 TimeUnit.SECONDS; //秒 TimeUnit.MILLISECONDS; //毫秒 TimeUnit.MICROSECONDS; //微妙 TimeUnit.NANOSECONDS; //納秒

workQueue：一個阻塞隊列，用來存儲等待執(zhí)行的任務(wù)，這個參數(shù)的選擇也很重要，會對線程池的運行過程產(chǎn)生重大影響，一般來說，這里的阻塞隊列有以下幾種選擇：

ArrayBlockingQueue; LinkedBlockingQueue; SynchronousQueue;

? ? ? ?ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用較少，一般使用LinkedBlockingQueue和Synchronous。線程池的排隊策略與BlockingQueue有關(guān)。

threadFactory：線程工廠，主要用來創(chuàng)建線程；
handler：表示當拒絕處理任務(wù)時的策略，有以下四種取值：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務(wù)并拋出RejectedExecutionException異常。 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丟棄任務(wù)，但是不拋出異常。 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務(wù)，然后重新嘗試執(zhí)行任務(wù)（重復(fù)此過程） ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由調(diào)用線程處理該任務(wù)

? ? ? ?具體參數(shù)的配置與線程池的關(guān)系將在下一節(jié)講述。

? ? ? ?從上面給出的ThreadPoolExecutor類的代碼可以知道，ThreadPoolExecutor繼承了AbstractExecutorService，我們來看一下AbstractExecutorService的實現(xiàn)：

public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) { };protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) { };public Future<?> submit(Runnable task) {};public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) { };public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) { };private <T> T doInvokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,boolean timed, long nanos)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {};public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)throws InterruptedException, ExecutionException {};public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {};public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)throws InterruptedException {};public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException {}; }

? ? ? ?AbstractExecutorService是一個抽象類，它實現(xiàn)了ExecutorService接口。

? ? ? ?我們接著看ExecutorService接口的實現(xiàn)：

public interface ExecutorService extends Executor {void shutdown();boolean isShutdown();boolean isTerminated();boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException;<T> Future<T> submit(Callable<T> task);<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);Future<?> submit(Runnable task);<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)throws InterruptedException;<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException;<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)throws InterruptedException, ExecutionException;<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; }? ? ? ?而ExecutorService又是繼承了Executor接口，我們看一下Executor接口的實現(xiàn)：
public interface Executor {void execute(Runnable command); }

? ? ? ?到這里，大家應(yīng)該明白了ThreadPoolExecutor、AbstractExecutorService、ExecutorService和Executor幾個之間的關(guān)系了。

Executor是一個頂層接口，在它里面只聲明了一個方法execute(Runnable)，返回值為void，參數(shù)為Runnable類型，從字面意思可以理解，就是用來執(zhí)行傳進去的任務(wù)的；
然后ExecutorService接口繼承了Executor接口，并聲明了一些方法：submit、invokeAll、invokeAny以及shutDown等；
抽象類AbstractExecutorService實現(xiàn)了ExecutorService接口，基本實現(xiàn)了ExecutorService中聲明的所有方法；
然后ThreadPoolExecutor繼承了類AbstractExecutorService。

? ? ? ?在ThreadPoolExecutor類中有幾個非常重要的方法：

execute() submit() shutdown() shutdownNow()

? ? ? ?execute()方法實際上是Executor中聲明的方法，在ThreadPoolExecutor進行了具體的實現(xiàn)，這個方法是ThreadPoolExecutor的核心方法，通過這個方法可以向線程池提交一個任務(wù)，交由線程池去執(zhí)行。

? ? ? ?submit()方法是在ExecutorService中聲明的方法，在AbstractExecutorService就已經(jīng)有了具體的實現(xiàn)，在ThreadPoolExecutor中并沒有對其進行重寫，這個方法也是用來向線程池提交任務(wù)的，但是它和execute()方法不同，它能夠返回任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果，去看submit()方法的實現(xiàn)，會發(fā)現(xiàn)它實際上還是調(diào)用的execute()方法，只不過它利用了Future來獲取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果（Future相關(guān)內(nèi)容將在下一篇講述）。

? ? ? ?shutdown()和shutdownNow()是用來關(guān)閉線程池的。

? ? ? ?還有很多其他的方法：

? ? ? ?比如：getQueue() 、getPoolSize() 、getActiveCount()、getCompletedTaskCount()等獲取與線程池相關(guān)屬性的方法，有興趣的朋友可以自行查閱API。

二、深入剖析線程池實現(xiàn)原理

在上一節(jié)我們從宏觀上介紹了ThreadPoolExecutor，下面我們來深入解析一下線程池的具體實現(xiàn)原理，將從下面幾個方面講解：

1、線程池狀態(tài)

2、任務(wù)的執(zhí)行

3、線程池中的線程初始化

4、任務(wù)緩存隊列及排隊策略

5、任務(wù)拒絕策略

6、線程池的關(guān)閉

7、線程池容量的動態(tài)調(diào)整

1、線程池狀態(tài)

在ThreadPoolExecutor中定義了一個volatile變量，另外定義了幾個static final變量表示線程池的各個狀態(tài)：

volatile int runState; static final int RUNNING = 0; static final int SHUTDOWN = 1; static final int STOP = 2; static final int TERMINATED = 3;

? ? ? ?runState：表示當前線程池的狀態(tài)，它是一個volatile變量用來保證線程之間的可見性；

下面的幾個static final變量表示runState可能的幾個取值：

? ? ? ?RUNNING：當創(chuàng)建線程池后，初始時，線程池處于RUNNING狀態(tài)；

? ? ? ?SHUTDOWN：如果調(diào)用了shutdown()方法，則線程池處于SHUTDOWN狀態(tài)，此時線程池不能夠接受新的任務(wù)，它會等待所有任務(wù)執(zhí)行完畢；

? ? ? ?STOP：如果調(diào)用了shutdownNow()方法，則線程池處于STOP狀態(tài)，此時線程池不能接受新的任務(wù)，并且會去嘗試終止正在執(zhí)行的任務(wù)；

? ? ? ?TERMINATED：當線程池處于SHUTDOWN或STOP狀態(tài)，并且所有工作線程已經(jīng)銷毀，任務(wù)緩存隊列已經(jīng)清空或執(zhí)行結(jié)束后，線程池被設(shè)置為TERMINATED狀態(tài)。

2、任務(wù)的執(zhí)行

? ? ? ?在了解將任務(wù)提交給線程池到任務(wù)執(zhí)行完畢整個過程之前，我們先來看一下ThreadPoolExecutor類中其他的一些比較重要成員變量：

private final BlockingQueue<Runnable> workQueue; //任務(wù)緩存隊列，用來存放等待執(zhí)行的任務(wù) private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock(); //線程池的主要狀態(tài)鎖，對線程池狀態(tài)（比如線程池大小//、runState等）的改變都要使用這個鎖 private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>(); //用來存放工作集private volatile long keepAliveTime; //線程存活時間 private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut; //是否允許為核心線程設(shè)置存活時間 private volatile int corePoolSize; //核心池的大小（即線程池中的線程數(shù)目大于這個參數(shù)時，提交的任務(wù)會被放進任務(wù)緩存隊列） private volatile int maximumPoolSize; //線程池最大能容忍的線程數(shù)private volatile int poolSize; //線程池中當前的線程數(shù)private volatile RejectedExecutionHandler handler; //任務(wù)拒絕策略private volatile ThreadFactory threadFactory; //線程工廠，用來創(chuàng)建線程private int largestPoolSize; //用來記錄線程池中曾經(jīng)出現(xiàn)過的最大線程數(shù)private long completedTaskCount; //用來記錄已經(jīng)執(zhí)行完畢的任務(wù)個數(shù)

? ? ? ?每個變量的作用都已經(jīng)標明出來了，這里要重點解釋一下corePoolSize、maximumPoolSize、largestPoolSize三個變量。

? ? ? ?corePoolSize在很多地方被翻譯成核心池大小，其實我的理解這個就是線程池的大小。舉個簡單的例子：

? ? ? ?假如有一個工廠，工廠里面有10個工人，每個工人同時只能做一件任務(wù)。

? ? ? ?因此只要當10個工人中有工人是空閑的，來了任務(wù)就分配給空閑的工人做；

? ? ? ?當10個工人都有任務(wù)在做時，如果還來了任務(wù)，就把任務(wù)進行排隊等待；

? ? ? ?如果說新任務(wù)數(shù)目增長的速度遠遠大于工人做任務(wù)的速度，那么此時工廠主管可能會想補救措施，比如重新招4個臨時工人進來；

? ? ? ?然后就將任務(wù)也分配給這4個臨時工人做；

? ? ? ?如果說著14個工人做任務(wù)的速度還是不夠，此時工廠主管可能就要考慮不再接收新的任務(wù)或者拋棄前面的一些任務(wù)了。

? ? ? ?當這14個工人當中有人空閑時，而新任務(wù)增長的速度又比較緩慢，工廠主管可能就考慮辭掉4個臨時工了，只保持原來的10個工人，畢竟請額外的工人是要花錢的。

? ? ? ?這個例子中的corePoolSize就是10，而maximumPoolSize就是14（10+4）。

? ? ? ?也就是說corePoolSize就是線程池大小，maximumPoolSize在我看來是線程池的一種補救措施，即任務(wù)量突然過大時的一種補救措施。

? ? ? ?不過為了方便理解，在本文后面還是將corePoolSize翻譯成核心池大小。

? ? ? ?largestPoolSize只是一個用來起記錄作用的變量，用來記錄線程池中曾經(jīng)有過的最大線程數(shù)目，跟線程池的容量沒有任何關(guān)系。

? ? ? ?下面我們進入正題，看一下任務(wù)從提交到最終執(zhí)行完畢經(jīng)歷了哪些過程。

? ? ? ?在ThreadPoolExecutor類中，最核心的任務(wù)提交方法是execute()方法，雖然通過submit也可以提交任務(wù)，但是實際上submit方法里面最終調(diào)用的還是execute()方法，所以我們只需要研究execute()方法的實現(xiàn)原理即可：

public void execute(Runnable command) {if (command == null)throw new NullPointerException();if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {if (runState != RUNNING || poolSize == 0)ensureQueuedTaskHandled(command);}else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))reject(command); // is shutdown or saturated} }

? ? ? ?上面的代碼可能看起來不是那么容易理解，下面我們一句一句解釋：

? ? ? ?首先，判斷提交的任務(wù)command是否為null，若是null，則拋出空指針異常；

? ? ? ?接著是這句，這句要好好理解一下：

if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command))

? ? ? ?由于是或條件運算符，所以先計算前半部分的值，如果線程池中當前線程數(shù)不小于核心池大小，那么就會直接進入下面的if語句塊了。

? ? ? ?如果線程池中當前線程數(shù)小于核心池大小，則接著執(zhí)行后半部分，也就是執(zhí)行

addIfUnderCorePoolSize(command)

? ? ? ?如果執(zhí)行完addIfUnderCorePoolSize這個方法返回false，則繼續(xù)執(zhí)行下面的if語句塊，否則整個方法就直接執(zhí)行完畢了。

? ? ? ?如果執(zhí)行完addIfUnderCorePoolSize這個方法返回false，然后接著判斷：

if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command))? ? ? ?如果當前線程池處于RUNNING狀態(tài)，則將任務(wù)放入任務(wù)緩存隊列；如果當前線程池不處于RUNNING狀態(tài)或者任務(wù)放入緩存隊列失敗，則執(zhí)行：
addIfUnderMaximumPoolSize(command)

? ? ? ?如果執(zhí)行addIfUnderMaximumPoolSize方法失敗，則執(zhí)行reject()方法進行任務(wù)拒絕處理。

? ? ? ?回到前面：

if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command))? ? ? ?這句的執(zhí)行，如果說當前線程池處于RUNNING狀態(tài)且將任務(wù)放入任務(wù)緩存隊列成功，則繼續(xù)進行判斷：
if (runState != RUNNING || poolSize == 0)? ? ? ?這句判斷是為了防止在將此任務(wù)添加進任務(wù)緩存隊列的同時其他線程突然調(diào)用shutdown或者shutdownNow方法關(guān)閉了線程池的一種應(yīng)急措施。如果是這樣就執(zhí)行：
ensureQueuedTaskHandled(command)

? ? ? ?進行應(yīng)急處理，從名字可以看出是保證添加到任務(wù)緩存隊列中的任務(wù)得到處理。

? ? ? ?我們接著看2個關(guān)鍵方法的實現(xiàn)：addIfUnderCorePoolSize和addIfUnderMaximumPoolSize：

private boolean addIfUnderCorePoolSize(Runnable firstTask) {Thread t = null;final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {if (poolSize < corePoolSize && runState == RUNNING)t = addThread(firstTask); //創(chuàng)建線程去執(zhí)行firstTask任務(wù) } finally {mainLock.unlock();}if (t == null)return false;t.start();return true; }? ? ? ?這個是addIfUnderCorePoolSize方法的具體實現(xiàn)，從名字可以看出它的意圖就是當?shù)陀诤诵某卮笮r執(zhí)行的方法。下面看其具體實現(xiàn)，首先獲取到鎖，因為這地方涉及到線程池狀態(tài)的變化，先通過if語句判斷當前線程池中的線程數(shù)目是否小于核心池大小，有朋友也許會有疑問：前面在execute()方法中不是已經(jīng)判斷過了嗎，只有線程池當前線程數(shù)目小于核心池大小才會執(zhí)行addIfUnderCorePoolSize方法的，為何這地方還要繼續(xù)判斷？原因很簡單，前面的判斷過程中并沒有加鎖，因此可能在execute方法判斷的時候poolSize小于corePoolSize，而判斷完之后，在其他線程中又向線程池提交了任務(wù)，就可能導(dǎo)致poolSize不小于corePoolSize了，所以需要在這個地方繼續(xù)判斷。然后接著判斷線程池的狀態(tài)是否為RUNNING，原因也很簡單，因為有可能在其他線程中調(diào)用了shutdown或者shutdownNow方法。然后就是執(zhí)行
t = addThread(firstTask);

? ? ? ?這個方法也非常關(guān)鍵，傳進去的參數(shù)為提交的任務(wù)，返回值為Thread類型。然后接著在下面判斷t是否為空，為空則表明創(chuàng)建線程失敗（即poolSize>=corePoolSize或者runState不等于RUNNING），否則調(diào)用t.start()方法啟動線程。

? ? ? ?我們來看一下addThread方法的實現(xiàn)：

private Thread addThread(Runnable firstTask) {Worker w = new Worker(firstTask);Thread t = threadFactory.newThread(w); //創(chuàng)建一個線程，執(zhí)行任務(wù) if (t != null) {w.thread = t; //將創(chuàng)建的線程的引用賦值為w的成員變量 workers.add(w);int nt = ++poolSize; //當前線程數(shù)加1 if (nt > largestPoolSize)largestPoolSize = nt;}return t; }

? ? ? ?在addThread方法中，首先用提交的任務(wù)創(chuàng)建了一個Worker對象，然后調(diào)用線程工廠threadFactory創(chuàng)建了一個新的線程t，然后將線程t的引用賦值給了Worker對象的成員變量thread，接著通過workers.add(w)將Worker對象添加到工作集當中。

? ? ? ?下面我們看一下Worker類的實現(xiàn)：

private final class Worker implements Runnable {private final ReentrantLock runLock = new ReentrantLock();private Runnable firstTask;volatile long completedTasks;Thread thread;Worker(Runnable firstTask) {this.firstTask = firstTask;}boolean isActive() {return runLock.isLocked();}void interruptIfIdle() {final ReentrantLock runLock = this.runLock;if (runLock.tryLock()) {try {if (thread != Thread.currentThread())thread.interrupt();} finally {runLock.unlock();}}}void interruptNow() {thread.interrupt();}private void runTask(Runnable task) {final ReentrantLock runLock = this.runLock;runLock.lock();try {if (runState < STOP &&Thread.interrupted() &&runState >= STOP)boolean ran = false;beforeExecute(thread, task); //beforeExecute方法是ThreadPoolExecutor類的一個方法，沒有具體實現(xiàn)，用戶可以根據(jù)//自己需要重載這個方法和后面的afterExecute方法來進行一些統(tǒng)計信息，比如某個任務(wù)的執(zhí)行時間等 try {task.run();ran = true;afterExecute(task, null);++completedTasks;} catch (RuntimeException ex) {if (!ran)afterExecute(task, ex);throw ex;}} finally {runLock.unlock();}}public void run() {try {Runnable task = firstTask;firstTask = null;while (task != null || (task = getTask()) != null) {runTask(task);task = null;}} finally {workerDone(this); //當任務(wù)隊列中沒有任務(wù)時，進行清理工作 }} }? ? ? ?它實際上實現(xiàn)了Runnable接口，因此上面的Thread t = threadFactory.newThread(w);效果跟下面這句的效果基本一樣：
Thread t = new Thread(w);

? ? ? ?相當于傳進去了一個Runnable任務(wù)，在線程t中執(zhí)行這個Runnable。

? ? ? ?既然Worker實現(xiàn)了Runnable接口，那么自然最核心的方法便是run()方法了：

public void run() {try {Runnable task = firstTask;firstTask = null;while (task != null || (task = getTask()) != null) {runTask(task);task = null;}} finally {workerDone(this);} }? ? ? ?從run方法的實現(xiàn)可以看出，它首先執(zhí)行的是通過構(gòu)造器傳進來的任務(wù)firstTask，在調(diào)用runTask()執(zhí)行完firstTask之后，在while循環(huán)里面不斷通過getTask()去取新的任務(wù)來執(zhí)行，那么去哪里取呢？自然是從任務(wù)緩存隊列里面去取，getTask是ThreadPoolExecutor類中的方法，并不是Worker類中的方法，下面是getTask方法的實現(xiàn)：
Runnable getTask() {for (;;) {try {int state = runState;if (state > SHUTDOWN)return null;Runnable r;if (state == SHUTDOWN) // Help drain queuer = workQueue.poll();else if (poolSize > corePoolSize || allowCoreThreadTimeOut) //如果線程數(shù)大于核心池大小或者允許為核心池線程設(shè)置空閑時間，//則通過poll取任務(wù)，若等待一定的時間取不到任務(wù)，則返回nullr = workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS);elser = workQueue.take();if (r != null)return r;if (workerCanExit()) { //如果沒取到任務(wù)，即r為null，則判斷當前的worker是否可以退出if (runState >= SHUTDOWN) // Wake up othersinterruptIdleWorkers(); //中斷處于空閑狀態(tài)的workerreturn null;}// Else retry} catch (InterruptedException ie) {// On interruption, re-check runState}} }

? ? ? ?在getTask中，先判斷當前線程池狀態(tài)，如果runState大于SHUTDOWN（即為STOP或者TERMINATED），則直接返回null。

? ? ? ?如果runState為SHUTDOWN或者RUNNING，則從任務(wù)緩存隊列取任務(wù)。

? ? ? ?如果當前線程池的線程數(shù)大于核心池大小corePoolSize或者允許為核心池中的線程設(shè)置空閑存活時間，則調(diào)用poll(time,timeUnit)來取任務(wù)，這個方法會等待一定的時間，如果取不到任務(wù)就返回null。

? ? ? ?然后判斷取到的任務(wù)r是否為null，為null則通過調(diào)用workerCanExit()方法來判斷當前worker是否可以退出，我們看一下workerCanExit()的實現(xiàn)：

private boolean workerCanExit() {final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();boolean canExit;//如果runState大于等于STOP，或者任務(wù)緩存隊列為空了//或者允許為核心池線程設(shè)置空閑存活時間并且線程池中的線程數(shù)目大于1try {canExit = runState >= STOP ||workQueue.isEmpty() ||(allowCoreThreadTimeOut &&poolSize > Math.max(1, corePoolSize));} finally {mainLock.unlock();}return canExit; }? ? ? ?也就是說如果線程池處于STOP狀態(tài)、或者任務(wù)隊列已為空或者允許為核心池線程設(shè)置空閑存活時間并且線程數(shù)大于1時，允許worker退出。如果允許worker退出，則調(diào)用interruptIdleWorkers()中斷處于空閑狀態(tài)的worker，我們看一下interruptIdleWorkers()的實現(xiàn)：
void interruptIdleWorkers() {final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {for (Worker w : workers) //實際上調(diào)用的是worker的interruptIfIdle()方法w.interruptIfIdle();} finally {mainLock.unlock();} }? ? ? ?從實現(xiàn)可以看出，它實際上調(diào)用的是worker的interruptIfIdle()方法，在worker的interruptIfIdle()方法中：
void interruptIfIdle() {final ReentrantLock runLock = this.runLock;if (runLock.tryLock()) { //注意這里，是調(diào)用tryLock()來獲取鎖的，因為如果當前worker正在執(zhí)行任務(wù)，鎖已經(jīng)被獲取了，是無法獲取到鎖的//如果成功獲取了鎖，說明當前worker處于空閑狀態(tài)try {if (thread != Thread.currentThread()) thread.interrupt();} finally {runLock.unlock();}} }

? ? ? ?這里有一個非常巧妙的設(shè)計方式，假如我們來設(shè)計線程池，可能會有一個任務(wù)分派線程，當發(fā)現(xiàn)有線程空閑時，就從任務(wù)緩存隊列中取一個任務(wù)交給空閑線程執(zhí)行。但是在這里，并沒有采用這樣的方式，因為這樣會要額外地對任務(wù)分派線程進行管理，無形地會增加難度和復(fù)雜度，這里直接讓執(zhí)行完任務(wù)的線程去任務(wù)緩存隊列里面取任務(wù)來執(zhí)行。

? ? ? ? 我們再看addIfUnderMaximumPoolSize方法的實現(xiàn)，這個方法的實現(xiàn)思想和addIfUnderCorePoolSize方法的實現(xiàn)思想非常相似，唯一的區(qū)別在于addIfUnderMaximumPoolSize方法是在線程池中的線程數(shù)達到了核心池大小并且往任務(wù)隊列中添加任務(wù)失敗的情況下執(zhí)行的：

private boolean addIfUnderMaximumPoolSize(Runnable firstTask) {Thread t = null;final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {if (poolSize < maximumPoolSize && runState == RUNNING)t = addThread(firstTask);} finally {mainLock.unlock();}if (t == null)return false;t.start();return true; }

? ? ? ?看到?jīng)]有，其實它和addIfUnderCorePoolSize方法的實現(xiàn)基本一模一樣，只是if語句判斷條件中的poolSize < maximumPoolSize不同而已。

到這里，大部分朋友應(yīng)該對任務(wù)提交給線程池之后到被執(zhí)行的整個過程有了一個基本的了解，下面總結(jié)一下：

? ? ? ?1）首先，要清楚corePoolSize和maximumPoolSize的含義；

? ? ? ?2）其次，要知道Worker是用來起到什么作用的；

? ? ? ?3）要知道任務(wù)提交給線程池之后的處理策略，這里總結(jié)一下主要有4點：

如果當前線程池中的線程數(shù)目小于corePoolSize，則每來一個任務(wù)，就會創(chuàng)建一個線程去執(zhí)行這個任務(wù)；
如果當前線程池中的線程數(shù)目>=corePoolSize，則每來一個任務(wù)，會嘗試將其添加到任務(wù)緩存隊列當中，若添加成功，則該任務(wù)會等待空閑線程將其取出去執(zhí)行；若添加失敗（一般來說是任務(wù)緩存隊列已滿），則會嘗試創(chuàng)建新的線程去執(zhí)行這個任務(wù)；
如果當前線程池中的線程數(shù)目達到maximumPoolSize，則會采取任務(wù)拒絕策略進行處理；
如果線程池中的線程數(shù)量大于 corePoolSize時，如果某線程空閑時間超過keepAliveTime，線程將被終止，直至線程池中的線程數(shù)目不大于corePoolSize；如果允許為核心池中的線程設(shè)置存活時間，那么核心池中的線程空閑時間超過keepAliveTime，線程也會被終止。

3、線程池中的線程初始化

? ? ? ?默認情況下，創(chuàng)建線程池之后，線程池中是沒有線程的，需要提交任務(wù)之后才會創(chuàng)建線程。

在實際中如果需要線程池創(chuàng)建之后立即創(chuàng)建線程，可以通過以下兩個方法辦到：

prestartCoreThread()：初始化一個核心線程；
prestartAllCoreThreads()：初始化所有核心線程。

下面是這2個方法的實現(xiàn)：

public boolean prestartCoreThread() {return addIfUnderCorePoolSize(null); //注意傳進去的參數(shù)是null }public int prestartAllCoreThreads() {int n = 0;while (addIfUnderCorePoolSize(null))//注意傳進去的參數(shù)是null++n;return n; }? ? ? ?注意上面?zhèn)鬟M去的參數(shù)是null，根據(jù)第2小節(jié)的分析可知如果傳進去的參數(shù)為null，則最后執(zhí)行線程會阻塞在getTask方法中的。
r = workQueue.take();? ? ? ?即等待任務(wù)隊列中有任務(wù)。

4、任務(wù)緩存隊列及排隊策略

? ? ? ?在前面我們多次提到了任務(wù)緩存隊列，即workQueue，它用來存放等待執(zhí)行的任務(wù)。

workQueue的類型為BlockingQueue<Runnable>，通常可以取下面三種類型：

? ? ? ?1）ArrayBlockingQueue：基于數(shù)組的先進先出隊列，此隊列創(chuàng)建時必須指定大小；

? ? ? ?2）LinkedBlockingQueue：基于鏈表的先進先出隊列，如果創(chuàng)建時沒有指定此隊列大小，則默認為Integer.MAX_VALUE；

? ? ? ?3）synchronousQueue：這個隊列比較特殊，它不會保存提交的任務(wù)，而是將直接新建一個線程來執(zhí)行新來的任務(wù)。

5、任務(wù)拒絕策略

? ? ? ?當線程池的任務(wù)緩存隊列已滿并且線程池中的線程數(shù)目達到maximumPoolSize，如果還有任務(wù)到來就會采取任務(wù)拒絕策略，通常有以下四種策略：

6、線程池的關(guān)閉

ThreadPoolExecutor提供了兩個方法，用于線程池的關(guān)閉，分別是shutdown()和shutdownNow()，其中：

shutdown()：不會立即終止線程池，而是要等所有任務(wù)緩存隊列中的任務(wù)都執(zhí)行完后才終止，但再也不會接受新的任務(wù)
shutdownNow()：立即終止線程池，并嘗試打斷正在執(zhí)行的任務(wù)，并且清空任務(wù)緩存隊列，返回尚未執(zhí)行的任務(wù)

7、線程池容量的動態(tài)調(diào)整

ThreadPoolExecutor提供了動態(tài)調(diào)整線程池容量大小的方法：setCorePoolSize()和setMaximumPoolSize()

setCorePoolSize：設(shè)置核心池大小
setMaximumPoolSize：設(shè)置線程池最大能創(chuàng)建的線程數(shù)目大小

? ? ? ?當上述參數(shù)從小變大時，ThreadPoolExecutor進行線程賦值，還可能立即創(chuàng)建新的線程來執(zhí)行任務(wù)。

三、使用示例

? ? ? ?前面我們討論了關(guān)于線程池的實現(xiàn)原理，這一節(jié)我們來看一下它的具體使用：

public class Test {public static void main(String[] args) { ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS,new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));for(int i=0;i<15;i++){MyTask myTask = new MyTask(i);executor.execute(myTask);System.out.println("線程池中線程數(shù)目："+executor.getPoolSize()+"，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目："+executor.getQueue().size()+"，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目："+executor.getCompletedTaskCount());}executor.shutdown();} }class MyTask implements Runnable {private int taskNum;public MyTask(int num) {this.taskNum = num;}@Overridepublic void run() {System.out.println("正在執(zhí)行task "+taskNum);try {Thread.currentThread().sleep(4000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("task "+taskNum+"執(zhí)行完畢");} }執(zhí)行結(jié)果：

正在執(zhí)行task 0 線程池中線程數(shù)目：1，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：0，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 線程池中線程數(shù)目：2，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：0，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 正在執(zhí)行task 1 線程池中線程數(shù)目：3，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：0，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 正在執(zhí)行task 2 線程池中線程數(shù)目：4，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：0，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 正在執(zhí)行task 3 線程池中線程數(shù)目：5，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：0，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 正在執(zhí)行task 4 線程池中線程數(shù)目：5，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：1，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 線程池中線程數(shù)目：5，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：2，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 線程池中線程數(shù)目：5，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：3，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 線程池中線程數(shù)目：5，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：4，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 線程池中線程數(shù)目：5，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 線程池中線程數(shù)目：6，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 正在執(zhí)行task 10 線程池中線程數(shù)目：7，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 正在執(zhí)行task 11 線程池中線程數(shù)目：8，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 正在執(zhí)行task 12 線程池中線程數(shù)目：9，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 正在執(zhí)行task 13 線程池中線程數(shù)目：10，隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)目：5，已執(zhí)行玩別的任務(wù)數(shù)目：0 正在執(zhí)行task 14 task 3執(zhí)行完畢 task 0執(zhí)行完畢 task 2執(zhí)行完畢 task 1執(zhí)行完畢正在執(zhí)行task 8 正在執(zhí)行task 7 正在執(zhí)行task 6 正在執(zhí)行task 5 task 4執(zhí)行完畢 task 10執(zhí)行完畢 task 11執(zhí)行完畢 task 13執(zhí)行完畢 task 12執(zhí)行完畢正在執(zhí)行task 9 task 14執(zhí)行完畢 task 8執(zhí)行完畢 task 5執(zhí)行完畢 task 7執(zhí)行完畢 task 6執(zhí)行完畢 task 9執(zhí)行完畢

? ? ? ?從執(zhí)行結(jié)果可以看出，當線程池中線程的數(shù)目大于5時，便將任務(wù)放入任務(wù)緩存隊列里面，當任務(wù)緩存隊列滿了之后，便創(chuàng)建新的線程。如果上面程序中，將for循環(huán)中改成執(zhí)行20個任務(wù)，就會拋出任務(wù)拒絕異常了。

? ? ? ?不過在java doc中，并不提倡我們直接使用ThreadPoolExecutor，而是使用Executors類中提供的幾個靜態(tài)方法來創(chuàng)建線程池：

Executors.newCachedThreadPool(); //創(chuàng)建一個緩沖池，緩沖池容量大小為Integer.MAX_VALUE Executors.newSingleThreadExecutor(); //創(chuàng)建容量為1的緩沖池 Executors.newFixedThreadPool(int); //創(chuàng)建固定容量大小的緩沖池 Executors.newScheduledThreadPool(int) //創(chuàng)建一個定長的線程池，而且支持定時的以及周期性的任務(wù)執(zhí)行，支持定時及周期性任務(wù)執(zhí)行。

下面是這四個靜態(tài)方法的具體實現(xiàn)；

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); } public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); } public static ExecutorService newCachedThreadPool() {return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,60L, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>()); }public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize); }

? ? ? ?從它們的具體實現(xiàn)來看，它們實際上也是調(diào)用了ThreadPoolExecutor，只不過參數(shù)都已配置好了。

? ? ? ?1、newFixedThreadPool創(chuàng)建的線程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，它使用的LinkedBlockingQueue；

? ? ? ?2、newSingleThreadExecutor將corePoolSize和maximumPoolSize都設(shè)置為1，也使用的LinkedBlockingQueue；

? ? ? ?3、newCachedThreadPool將corePoolSize設(shè)置為0，將maximumPoolSize設(shè)置為Integer.MAX_VALUE，使用的SynchronousQueue，也就是說來了任務(wù)就創(chuàng)建線程運行，當線程空閑超過60秒，就銷毀線程。

? ? ? ?4、newScheduledThreadPool實例化了一個ScheduledThreadPoolExecutor對象，該類繼承了ThreadPoolExecutor，其中maximumPoolSize設(shè)置為Integer.MAX_VALUE，使用的是DelayedWorkQueue。

? ? ? ?實際中，如果Executors提供的四個靜態(tài)方法能滿足要求，就盡量使用它提供的四個方法，因為自己去手動配置ThreadPoolExecutor的參數(shù)有點麻煩，要根據(jù)實際任務(wù)的類型和數(shù)量來進行配置。

? ? ? ?另外，如果ThreadPoolExecutor達不到要求，可以自己繼承ThreadPoolExecutor類進行重寫。

1、newFixedThreadPool

? ? ? ?創(chuàng)建一個指定工作線程數(shù)量的線程池。每當提交一個任務(wù)就創(chuàng)建一個工作線程，如果工作線程數(shù)量達到線程池初始的最大數(shù)，則將提交的任務(wù)存入到池隊列中。

? ? ? ?FixedThreadPool是一個典型且優(yōu)秀的線程池，它具有線程池提高程序效率和節(jié)省創(chuàng)建線程時所耗的開銷的優(yōu)點。但是，在線程池空閑時，即線程池中沒有可運行任務(wù)時，它不會釋放工作線程，還會占用一定的系統(tǒng)資源。

示例代碼如下：

public class ThreadPoolTest {public static void main(String[] args) {ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);for (int i = 0; i < 10; i++) {final int index = i;fixedThreadPool.execute(new Runnable() {public void run() {try {System.out.println(index);Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});}} } ? ? ? ?因為線程池大小為3 ，每個任務(wù)輸出 index 后 sleep 2 秒，所以每兩秒打印 3 個數(shù)字。
? ? ? ?定長線程池的大小最好根據(jù)系統(tǒng)資源進行設(shè)置如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。

2、newSingleThreadExecutor

? ? ? ?創(chuàng)建一個單線程化的Executor，即只創(chuàng)建唯一的工作者線程來執(zhí)行任務(wù)，它只會用唯一的工作線程來執(zhí)行任務(wù)，保證所有任務(wù)按照指定順序(FIFO, LIFO,?優(yōu)先級)執(zhí)行。如果這個線程異常結(jié)束，會有另一個取代它，保證順序執(zhí)行。單工作線程最大的特點是可保證順序地執(zhí)行各個任務(wù)，并且在任意給定的時間不會有多個線程是活動的。

示例代碼如下：

public class ThreadPoolTest {public static void main(String[] args) {ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();for (int i = 0; i < 10; i++) {final int index = i;singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {public void run() {try {System.out.println(index);Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});}} }
3、newCachedThreadPool

? ? ? ?創(chuàng)建一個可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則新建線程。

這種類型的線程池特點是：

工作線程的創(chuàng)建數(shù)量幾乎沒有限制(其實也有限制的,數(shù)目為Interger. MAX_VALUE),?這樣可靈活的往線程池中添加線程。
如果長時間沒有往線程池中提交任務(wù)，即如果工作線程空閑了指定的時間(默認為1分鐘)，則該工作線程將自動終止。終止后，如果你又提交了新的任務(wù)，則線程池重新創(chuàng)建一個工作線程。
在使用CachedThreadPool時，一定要注意控制任務(wù)的數(shù)量，否則，由于大量線程同時運行，很有會造成系統(tǒng)癱瘓。

示例代碼如下：

public class ThreadPoolTest {public static void main(String[] args) {ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();for (int i = 0; i < 10; i++) {final int index = i;try {Thread.sleep(index * 1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}cachedThreadPool.execute(new Runnable() {public void run() {System.out.println(index);}});}} }

4、newScheduleThreadPool

? ? ? ?創(chuàng)建一個定長的線程池，而且支持定時的以及周期性的任務(wù)執(zhí)行，支持定時及周期性任務(wù)執(zhí)行。

延遲3秒執(zhí)行，延遲執(zhí)行示例代碼如下：

public class ThreadPoolTest {public static void main(String[] args) {ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {public void run() {System.out.println("delay 3 seconds");}}, 3, TimeUnit.SECONDS);} } 表示延遲1 秒后每 3 秒執(zhí)行一次，定期執(zhí)行示例代碼如下：

public class ThreadPoolTest {public static void main(String[] args) {ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {public void run() {System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");}}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);} }

四、為什么使用線程池　

? ? ? ?諸如?Web?服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、文件服務(wù)器或郵件服務(wù)器之類的許多服務(wù)器應(yīng)用程序都面向處理來自某些遠程來源的大量短小的任務(wù)。請求以某種方式到達服務(wù)器，這種方式可能是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（例如?HTTP、FTP?或?POP）、通過?JMS?隊列或者可能通過輪詢數(shù)據(jù)庫。不管請求如何到達，服務(wù)器應(yīng)用程序中經(jīng)常出現(xiàn)的情況是：單個任務(wù)處理的時間很短而請求的數(shù)目卻是巨大的。

? ? ? ?構(gòu)建服務(wù)器應(yīng)用程序的一個簡單模型是：每當一個請求到達就創(chuàng)建一個新線程，然后在新線程中為請求服務(wù)。實際上對于原型開發(fā)這種方法工作得很好，但如果試圖部署以這種方式運行的服務(wù)器應(yīng)用程序，那么這種方法的嚴重不足就很明顯。每個請求對應(yīng)一個線程（thread-per-request）方法的不足之一是：為每個請求創(chuàng)建一個新線程的開銷很大；為每個請求創(chuàng)建新線程的服務(wù)器在創(chuàng)建和銷毀線程上花費的時間和消耗的系統(tǒng)資源要比花在處理實際的用戶請求的時間和資源更多。

? ? ? ?除了創(chuàng)建和銷毀線程的開銷之外，活動的線程也消耗系統(tǒng)資源。在一個?JVM?里創(chuàng)建太多的線程可能會導(dǎo)致系統(tǒng)由于過度消耗內(nèi)存而用完內(nèi)存或“切換過度”。為了防止資源不足，服務(wù)器應(yīng)用程序需要一些辦法來限制任何給定時刻處理的請求數(shù)目。

? ? ? ?線程池為線程生命周期開銷問題和資源不足問題提供了解決方案。通過對多個任務(wù)重用線程，線程創(chuàng)建的開銷被分攤到了多個任務(wù)上。其好處是，因為在請求到達時線程已經(jīng)存在，所以無意中也消除了線程創(chuàng)建所帶來的延遲。這樣，就可以立即為請求服務(wù)，使應(yīng)用程序響應(yīng)更快。而且，通過適當?shù)卣{(diào)整線程池中的線程數(shù)目，也就是當請求的數(shù)目超過某個閾值時，就強制其它任何新到的請求一直等待，直到獲得一個線程來處理為止，從而可以防止資源不足。

五、使用線程池的風(fēng)險

? ? ? ?雖然線程池是構(gòu)建多線程應(yīng)用程序的強大機制，但使用它并不是沒有風(fēng)險的。用線程池構(gòu)建的應(yīng)用程序容易遭受任何其它多線程應(yīng)用程序容易遭受的所有并發(fā)風(fēng)險，諸如同步錯誤和死鎖，它還容易遭受特定于線程池的少數(shù)其它風(fēng)險，諸如與池有關(guān)的死鎖、資源不足和線程泄漏。

1、死鎖

? ? ? ?任何多線程應(yīng)用程序都有死鎖風(fēng)險。當一組進程或線程中的每一個都在等待一個只有該組中另一個進程才能引起的事件時，我們就說這組進程或線程?死鎖了。死鎖的最簡單情形是：線程?A?持有對象?X?的獨占鎖，并且在等待對象?Y?的鎖，而線程?B?持有對象?Y?的獨占鎖，卻在等待對象?X?的鎖。除非有某種方法來打破對鎖的等待（Java?鎖定不支持這種方法），否則死鎖的線程將永遠等下去。

? ? ? ?雖然任何多線程程序中都有死鎖的風(fēng)險，但線程池卻引入了另一種死鎖可能，在那種情況下，所有池線程都在執(zhí)行已阻塞的等待隊列中另一任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果的任務(wù)，但這一任務(wù)卻因為沒有未被占用的線程而不能運行。當線程池被用來實現(xiàn)涉及許多交互對象的模擬，被模擬的對象可以相互發(fā)送查詢，這些查詢接下來作為排隊的任務(wù)執(zhí)行，查詢對象又同步等待著響應(yīng)時，會發(fā)生這種情況。

2、資源不足

? ? ? ?線程池的一個優(yōu)點在于：相對于其它替代調(diào)度機制（有些我們已經(jīng)討論過）而言，它們通常執(zhí)行得很好。但只有恰當?shù)卣{(diào)整了線程池大小時才是這樣的。線程消耗包括內(nèi)存和其它系統(tǒng)資源在內(nèi)的大量資源。除了?Thread?對象所需的內(nèi)存之外，每個線程都需要兩個可能很大的執(zhí)行調(diào)用堆棧。除此以外，JVM?可能會為每個?Java?線程創(chuàng)建一個本機線程，這些本機線程將消耗額外的系統(tǒng)資源。最后，雖然線程之間切換的調(diào)度開銷很小，但如果有很多線程，環(huán)境切換也可能嚴重地影響程序的性能。

? ? ? ?如果線程池太大，那么被那些線程消耗的資源可能嚴重地影響系統(tǒng)性能。在線程之間進行切換將會浪費時間，而且使用超出比您實際需要的線程可能會引起資源匱乏問題，因為池線程正在消耗一些資源，而這些資源可能會被其它任務(wù)更有效地利用。除了線程自身所使用的資源以外，服務(wù)請求時所做的工作可能需要其它資源，例如JDBC?連接、套接字或文件。這些也都是有限資源，有太多的并發(fā)請求也可能引起失效，例如不能分配?JDBC?連接。

3、并發(fā)錯誤

? ? ? ?線程池和其它排隊機制依靠使用?wait()?和?notify()?方法，這兩個方法都難于使用。如果編碼不正確，那么可能丟失通知，導(dǎo)致線程保持空閑狀態(tài)，盡管隊列中有工作要處理。使用這些方法時，必須格外小心。而最好使用現(xiàn)有的、已經(jīng)知道能工作的實現(xiàn)，例如?util.concurrent?包。

4、線程泄漏

? ? ? ?各種類型的線程池中一個嚴重的風(fēng)險是線程泄漏，當從池中除去一個線程以執(zhí)行一項任務(wù)，而在任務(wù)完成后該線程卻沒有返回池時，會發(fā)生這種情況。發(fā)生線程泄漏的一種情形出現(xiàn)在任務(wù)拋出一個?RuntimeException?或一個?Error?時。如果池類沒有捕捉到它們，那么線程只會退出而線程池的大小將會永久減少一個。當這種情況發(fā)生的次數(shù)足夠多時，線程池最終就為空，而且系統(tǒng)將停止，因為沒有可用的線程來處理任務(wù)。

? ? ? ?有些任務(wù)可能會永遠等待某些資源或來自用戶的輸入，而這些資源又不能保證變得可用，用戶可能也已經(jīng)回家了，諸如此類的任務(wù)會永久停止，而這些停止的任務(wù)也會引起和線程泄漏同樣的問題。如果某個線程被這樣一個任務(wù)永久地消耗著，那么它實際上就被從池除去了。對于這樣的任務(wù)，應(yīng)該要么只給予它們自己的線程，要么只讓它們等待有限的時間。

5、請求過載

? ? ? ?僅僅是請求就壓垮了服務(wù)器，這種情況是可能的。在這種情形下，我們可能不想將每個到來的請求都排隊到我們的工作隊列，因為排在隊列中等待執(zhí)行的任務(wù)可能會消耗太多的系統(tǒng)資源并引起資源缺乏。在這種情形下決定如何做取決于您自己；在某些情況下，您可以簡單地拋棄請求，依靠更高級別的協(xié)議稍后重試請求，您也可以用一個指出服務(wù)器暫時很忙的響應(yīng)來拒絕請求。

六、有效使用線程池的準則

只要您遵循幾條簡單的準則，線程池可以成為構(gòu)建服務(wù)器應(yīng)用程序的極其有效的方法：

不要對那些同步等待其它任務(wù)結(jié)果的任務(wù)排隊。這可能會導(dǎo)致上面所描述的那種形式的死鎖，在那種死鎖中，所有線程都被一些任務(wù)所占用，這些任務(wù)依次等待排隊任務(wù)的結(jié)果，而這些任務(wù)又無法執(zhí)行，因為所有的線程都很忙。
在為時間可能很長的操作使用合用的線程時要小心。如果程序必須等待諸如?I/O?完成這樣的某個資源，那么請指定最長的等待時間，以及隨后是失效還是將任務(wù)重新排隊以便稍后執(zhí)行。這樣做保證了：通過將某個線程釋放給某個可能成功完成的任務(wù)，從而將最終取得某些進展。
理解任務(wù)。要有效地調(diào)整線程池大小，您需要理解正在排隊的任務(wù)以及它們正在做什么。它們是?CPU?限制的（CPU-bound）嗎？它們是?I/O?限制的（I/O-bound）嗎？您的答案將影響您如何調(diào)整應(yīng)用程序。如果您有不同的任務(wù)類，這些類有著截然不同的特征，那么為不同任務(wù)類設(shè)置多個工作隊列可能會有意義，這樣可以相應(yīng)地調(diào)整每個池。

七、線程池的大小設(shè)置

? ? ? ?本節(jié)來討論一個比較重要的話題：如何合理配置線程池大小，僅供參考。

? ? ? ?一般需要根據(jù)任務(wù)的類型來配置線程池大小：

? ? ? ?1、如果是CPU密集型任務(wù)，就需要盡量壓榨CPU，參考值可以設(shè)為?NCPU+1

? ? ? ?2、如果是IO密集型任務(wù)，參考值可以設(shè)置為2*NCPU

? ? ? ?當然，這只是一個參考值，具體的設(shè)置還需要根據(jù)實際情況進行調(diào)整，比如可以先將線程池大小設(shè)置為參考值，再觀察任務(wù)運行情況和系統(tǒng)負載、資源利用率來進行適當調(diào)整。

? ? ? ?調(diào)整線程池的大小基本上就是避免兩類錯誤：線程太少或線程太多。幸運的是，對于大多數(shù)應(yīng)用程序來說，太多和太少之間的余地相當寬。

? ? ? ?請回憶：在應(yīng)用程序中使用線程有兩個主要優(yōu)點，盡管在等待諸如?I/O?的慢操作，但允許繼續(xù)進行處理，并且可以利用多處理器。在運行于具有?N?個處理器機器上的計算限制的應(yīng)用程序中，在線程數(shù)目接近?N?時添加額外的線程可能會改善總處理能力，而在線程數(shù)目超過?N?時添加額外的線程將不起作用。事實上，太多的線程甚至?xí)档托阅?#xff0c;因為它會導(dǎo)致額外的環(huán)境切換開銷。

? ? ? ?線程池的最佳大小取決于可用處理器的數(shù)目以及工作隊列中的任務(wù)的性質(zhì)。若在一個具有?N?個處理器的系統(tǒng)上只有一個工作隊列，其中全部是計算性質(zhì)的任務(wù)，在線程池具有?N?或?N+1?個線程時一般會獲得最大的?CPU?利用率。

? ? ? ?對于那些可能需要等待?I/O?完成的任務(wù)（例如，從套接字讀取?HTTP?請求的任務(wù)），需要讓池的大小超過可用處理器的數(shù)目，因為并不是所有線程都一直在工作。通過使用概要分析，您可以估計某個典型請求的等待時間（WT）與服務(wù)時間（ST）之間的比例。如果我們將這一比例稱之為?WT/ST，那么對于一個具有?N?個處理器的系統(tǒng)，需要設(shè)置大約?N*(1+WT/ST)?個線程來保持處理器得到充分利用。

? ? ? ?處理器利用率不是調(diào)整線程池大小過程中的唯一考慮事項。隨著線程池的增長，您可能會碰到調(diào)度程序、可用內(nèi)存方面的限制，或者其它系統(tǒng)資源方面的限制，例如套接字、打開的文件句柄或數(shù)據(jù)庫連接等的數(shù)目。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java基础——深入理解Java线程池的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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