線程池就是限制系統中執行線程的數量。我們可以根據系統的環境情況，可以自動或手動設置線程數量，達到運行的最佳效果；少了浪費了系統資源，多了造成系統擁擠效率不高。用線程池控制線程數量，其他線程排隊等候。一個任務執行完畢，再從隊列的中取最前面的任務開始執行。若隊列中沒有等待進程，線程池的這一資源處于等待。當一個新任務需要運行時，如果線程池中有等待的工作線程，就可以開始運行了；否則進入等待隊列。

為什么要用線程池:

• 1.減少了創建和銷毀線程的次數，每個工作線程都可以被重復利用，可執行多個任務。
• 2.可以根據系統的承受能力，調整線程池中工作線線程的數目，防止因為消耗過多的內存，而把服務器累趴下(每個線程需要大約1MB內存，線程開的越多，消耗的內存也就越大，最后死機)。

1.線程池繼承體系

如下圖所示，Java里面線程池的頂級接口是Executor，但是嚴格意義上講Executor并不是一個線程池，而只是一個執行線程的工具。真正的線程池接口是ExecutorService。

2.Executors

要配置一個線程池是比較復雜的，尤其是對于線程池的原理不是很清楚的情況下，很有可能配置的線程池不是較優的，因此在Executors類里面提供了一些靜態工廠，生成一些常用的線程池。

2.1 newSingleThreadExecutor

創建一個單線程的線程池。這個線程池只有一個線程在工作，也就是相當于單線程串行執行所有任務。如果這個唯一的線程因為異常結束，那么會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。

源碼：

 public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

實例：

public classMyThread extends Thread {
    @Override
    publicvoid run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在執行。。。");
    }
}

publicclassTestSingleThreadExecutor {
    publicstaticvoid main(String[] args) {
        //創建一個可重用固定線程數的線程池
        ExecutorService pool = Executors. newSingleThreadExecutor();
        //創建實現了Runnable接口對象，Thread對象當然也實現了Runnable接口
        Thread t1 = new MyThread();
        Thread t2 = new MyThread();
        Thread t3 = new MyThread();
        Thread t4 = new MyThread();
        Thread t5 = new MyThread();
        //將線程放入池中進行執行
        pool.execute(t1);
        pool.execute(t2);
        pool.execute(t3);
        pool.execute(t4);
        pool.execute(t5);
        //關閉線程池
        pool.shutdown();
    }
}

運行結果：

pool-1-thread-1正在執行。。。
pool-1-thread-1正在執行。。。
pool-1-thread-1正在執行。。。
pool-1-thread-1正在執行。。。
pool-1-thread-1正在執行。。。

2.2 newFixedThreadPool

創建固定大小的線程池。每次提交一個任務就創建一個線程，直到線程達到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個線程因為執行異常而結束，那么線程池會補充一個新線程。

源碼：

   public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

實例：

publicclass TestFixedThreadPool {
    publicstaticvoid main(String[] args) {
        //創建一個可重用固定線程數的線程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        //創建實現了Runnable接口對象，Thread對象當然也實現了Runnable接口
        Thread t1 = new MyThread();
        Thread t2 = new MyThread();
        Thread t3 = new MyThread();
        Thread t4 = new MyThread();
        Thread t5 = new MyThread();
        //將線程放入池中進行執行
        pool.execute(t1);
        pool.execute(t2);
        pool.execute(t3);
        pool.execute(t4);
        pool.execute(t5);
        //關閉線程池
        pool.shutdown();
    }
}

運行結果：

pool-1-thread-1正在執行。。。
pool-1-thread-2正在執行。。。
pool-1-thread-1正在執行。。。
pool-1-thread-2正在執行。。。
pool-1-thread-1正在執行。。。

2.3 newCachedThreadPool

創建一個可緩存的線程池。如果線程池的大小超過了處理任務所需要的線程，那么就會回收部分空閑（60秒不執行任務）的線程，當任務數增加時，此線程池又可以智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小做限制，線程池大小完全依賴于操作系統（或者說JVM）能夠創建的最大線程大小。

源碼：

   public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

實例：

publicclass TestCachedThreadPool {
    publicstaticvoid main(String[] args) {
        //創建一個可重用固定線程數的線程池
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
        //創建實現了Runnable接口對象，Thread對象當然也實現了Runnable接口
        Thread t1 = new MyThread();
        Thread t2 = new MyThread();
        Thread t3 = new MyThread();
        Thread t4 = new MyThread();
        Thread t5 = new MyThread();
        //將線程放入池中進行執行
        pool.execute(t1);
        pool.execute(t2);
        pool.execute(t3);
        pool.execute(t4);
        pool.execute(t5);
        //關閉線程池
        pool.shutdown();
    }
}

運行結果：

pool-1-thread-2正在執行。。。
pool-1-thread-4正在執行。。。
pool-1-thread-3正在執行。。。
pool-1-thread-1正在執行。。。
pool-1-thread-5正在執行。。。

2.4 newScheduledThreadPool

創建一個大小無限的線程池。此線程池支持定時以及周期性執行任務的需求。

源碼：

    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }

實例：

publicclass TestScheduledThreadPoolExecutor {
    publicstaticvoid main(String[] args) {
        ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段時間就觸發異常
                      @Override
                      publicvoid run() {
                           //throw new RuntimeException();
                           System.out.println("================");
                      }
                  }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);
        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {//每隔一段時間打印系統時間，證明兩者是互不影響的
                      @Override
                      publicvoid run() {
                           System.out.println(System.nanoTime());
                      }
                  }, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }
}

運行結果：

================
8384644549516
8386643829034
8388643830710
================
8390643851383
8392643879319
8400643939383

3.ThreadPoolExecutor

從上面Executors類創建幾種線程池的源碼中可以發現，底層調用了ThreadPoolExecutor類的構造方法。下面就具體的看一看這個類的相關源碼。

3.1 構造方法

 /**
     * 用給定的參數創建一個線程池
     *
     * @param corePoolSize 池中所保存的線程數，包括空閑線程。
     * @param maximumPoolSize 池中允許的最大線程數。
     * @param keepAliveTime 當線程數大于核心時，此為終止前多余的空閑線 程等待新任務的最長時間。
     * @param unit 參數的時間單位。
     * @param workQueue 執行前用于保持任務的隊列。此隊列僅保持由 execute方法提交的Runnable任務。
     * @param threadFactory 執行程序創建新線程時使用的工廠。
     * @param handler 由于超出線程范圍和隊列容量而使執行被阻塞時所使用的處理程序。
     */
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

3.2.execute方法

execute方法里面的代碼邏輯對應著用戶提交一個線程時的執行流程，如下流程圖。

源碼：

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

3.3 BlockingQueue<Runnable> 參數

線程池的實現，隊列起著至關重要的作用。它也是ThreadPoolExecutor構造方法里面的參數之間。從上面的excute執行邏輯知道當核心線程已滿，如果等待隊列未滿，我們就可以把線程任務放到隊列中去，當線程池中有空閑線程就會執行該任務。

3.3.1 類圖：

ArrayBlockingQueue－－聲明時就確定大小的隊列，fifo方式。（方法基本和接口一致，沒有特別要說明的內容）
LinkedBlockingQueue－－鏈表實現的queue－remove效率會高一些
PriorityBlockingQueue－－優先級隊列
SynchronousQueue--阻塞隊列，必須拿走一個才能放進來一個，也就是最多只有一個～
DelayQuque－－就是放進去的內容，延遲時間到了后才可以獲得
LinkedBlockDeque－－雙端隊列 ：offerFirst／offerLast，pollFirst/pollLast
LinkedTransferQueue--類似LinkedUnBlockedQueue，其實就是transfer方法有人再等待隊列內容就直接給他這個元素，沒人在等就放在隊列里面。也就是效率會更高。

3.3.2 排隊的三種通用策略：

• 直接提交。工作隊列的默認選項是 SynchronousQueue，它將任務直接提交給線程而不保持它們。在此，如果不存在可用于立即運行任務的線程，則試圖把任務加入隊列將失敗，因此會構造一個新的線程。此策略可以避免在處理可能具有內部依賴性的請求集時出現鎖。直接提交通常要求無界 maximumPoolSizes 以避免拒絕新提交的任務。當命令以超過隊列所能處理的平均數連續到達時，此策略允許無界線程具有增長的可能性。
• 無界隊列。使用無界隊列（例如，不具有預定義容量的 LinkedBlockingQueue）將導致在所有 corePoolSize 線程都忙時新任務在隊列中等待。這樣，創建的線程就不會超過 corePoolSize。（因此，maximumPoolSize的值也就無效了。）當每個任務完全獨立于其他任務，即任務執行互不影響時，適合于使用無界隊列；例如，在 Web頁服務器中。這種排隊可用于處理瞬態突發請求，當命令以超過隊列所能處理的平均數連續到達時，此策略允許無界線程具有增長的可能性。
• 有界隊列。當使用有限的 maximumPoolSizes時，有界隊列（如 ArrayBlockingQueue）有助于防止資源耗盡，但是可能較難調整和控制。隊列大小和最大池大小可能需要相互折衷：使用大型隊列和小型池可以最大限度地降低 CPU 使用率、操作系統資源和上下文切換開銷，但是可能導致人工降低吞吐量。如果任務頻繁阻塞（例如，如果它們是 I/O邊界），則系統可能為超過您許可的更多線程安排時間。使用小型隊列通常要求較大的池大小，CPU使用率較高，但是可能遇到不可接受的調度開銷，這樣也會降低吞吐量。

3.3.3 BlockingQueue的選擇。

• 例子一：使用直接提交策略，也即SynchronousQueue。
  首先SynchronousQueue是無界的，也就是說他存數任務的能力是沒有限制的，但是由于該Queue本身的特性，在某次添加元素后必須等待其他線程取走后才能繼續添加。在這里不是核心線程便是新創建的線程，但是我們試想一樣下，下面的場景。

new ThreadPoolExecutor(
  2, 3, 30, TimeUnit.SECONDS,
  new SynchronousQueue<Runnable>(),
  new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),
  new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

當核心線程已經有2個正在運行.
此時繼續來了一個任務（A），根據前面介紹的“如果運行的線程等于或多于 corePoolSize，則 Executor始終首選將請求加入隊列，而不添加新的線程。”,所以A被添加到queue中。
又來了一個任務（B），且核心2個線程還沒有忙完，OK，接下來首先嘗試1中描述，但是由于使用的SynchronousQueue，所以一定無法加入進去。
此時便滿足了上面提到的“如果無法將請求加入隊列，則創建新的線程，除非創建此線程超出maximumPoolSize，在這種情況下，任務將被拒絕。”，所以必然會新建一個線程來運行這個任務。
暫時還可以，但是如果這三個任務都還沒完成，連續來了兩個任務，第一個添加入queue中，后一個呢？queue中無法插入，而線程數達到了maximumPoolSize，所以只好執行異常策略了。
所以在使用SynchronousQueue通常要求maximumPoolSize是無界的，這樣就可以避免上述情況發生（如果希望限制就直接使用有界隊列）。對于使用SynchronousQueue的作用jdk中寫的很清楚：此策略可以避免在處理可能具有內部依賴性的請求集時出現鎖。
什么意思？如果你的任務A1，A2有內部關聯，A1需要先運行，那么先提交A1，再提交A2，當使用SynchronousQueue我們可以保證，A1必定先被執行，在A1么有被執行前，A2不可能添加入queue中。

• 例子二：使用無界隊列策略，即LinkedBlockingQueue
  這個就拿newFixedThreadPool來說，根據前文提到的規則：
  如果運行的線程少于 corePoolSize，則 Executor 始終首選添加新的線程，而不進行排隊。那么當任務繼續增加，會發生什么呢？
  如果運行的線程等于或多于 corePoolSize，則 Executor 始終首選將請求加入隊列，而不添加新的線程。OK，此時任務變加入隊列之中了，那什么時候才會添加新線程呢？
  如果無法將請求加入隊列，則創建新的線程，除非創建此線程超出 maximumPoolSize，在這種情況下，任務將被拒絕。這里就很有意思了，可能會出現無法加入隊列嗎？不像SynchronousQueue那樣有其自身的特點，對于無界隊列來說，總是可以加入的（資源耗盡，當然另當別論）。換句說，永遠也不會觸發產生新的線程！corePoolSize大小的線程數會一直運行，忙完當前的，就從隊列中拿任務開始運行。所以要防止任務瘋長，比如任務運行的實行比較長，而添加任務的速度遠遠超過處理任務的時間，而且還不斷增加，不一會兒就爆了。
• 例子三：有界隊列，使用ArrayBlockingQueue。
  這個是最為復雜的使用，所以JDK不推薦使用也有些道理。與上面的相比，最大的特點便是可以防止資源耗盡的情況發生。
  舉例來說，請看如下構造方法：

new ThreadPoolExecutor(
    2, 4, 30, TimeUnit.SECONDS,
    new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2),
    new RecorderThreadFactory("CookieRecorderPool"),
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

假設，所有的任務都永遠無法執行完。
對于首先來的A,B來說直接運行，接下來，如果來了C,D，他們會被放到queue中，如果接下來再來E,F，則增加線程運行E，F。但是如果再來任務，隊列無法再接受了，線程數也到達最大的限制了，所以就會使用拒絕策略來處理。

3.4 keepAliveTime 參數

由上可知，ThreadPoolExecutor中額定的“工人”數量由corePoolSize決定，當任務數量超過額定工人數量時，將任務緩存在BlockingQueue之中，當發現如果連queue中也放不下時（可能是因為使用有界queue，也可能是使用SynchronousQueue），ThreadPoolExecutor會請求“老板”再派幾個“工人”過來。

接下來發生的事情有兩種情況：

• 任務不再過來了 - keepAliveTime
• 任務仍然繼續過來 - RejectedExecutionHandler

對于keepAliveTime參數，jdk中的解釋是：當線程數大于核心時，此為終止前多余的空閑線程等待新任務的最長時間。

有點拗口，其實這個不難理解，在使用了“池”的應用中，大多都有類似的參數需要配置。比如數據庫連接池，DBCP中的maxIdle，minIdle參數。

什么意思？接著上面的解釋，后來向老板派來的工人始終是“借來的”，俗話說“有借就有還”，但這里的問題就是什么時候還了，如果借來的工人剛完成一個任務就還回去，后來發現任務還有，那豈不是又要去借？這一來一往，老板肯定頭也大死了。

合理的策略：既然借了，那就多借一會兒。直到“某一段”時間后，發現再也用不到這些工人時，便可以還回去了。這里的某一段時間便是keepAliveTime的含義，TimeUnit為keepAliveTime值的度量。

總結：

keepAliveTime和maximumPoolSize及BlockingQueue的類型均有關系。如果BlockingQueue是無界的，那么永遠不會觸發maximumPoolSize，自然keepAliveTime也就沒有了意義。

反之，如果核心數較小，有界BlockingQueue數值又較小，同時keepAliveTime又設的很小，如果任務頻繁，那么系統就會頻繁的申請回收線程。

3.5 RejectedExecutionHandler

即拒絕策略，當即使向老板借了工人，但是任務還是繼續過來，還是忙不過來，這時整個隊伍只好拒絕接受了。
RejectedExecutionHandler接口提供了對于拒絕任務的處理的自定方法的機會。在ThreadPoolExecutor中已經默認包含了4中策略，因為源碼非常簡單，這里直接貼出來。

3.5 .1 CallerRunsPolicy

線程調用運行該任務的 execute 本身。此策略提供簡單的反饋控制機制，能夠減緩新任務的提交速度。

 public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        /**
         * Creates a {@code CallerRunsPolicy}.
         */
        public CallerRunsPolicy() { }

        /**
         * Executes task r in the caller's thread, unless the executor
         * has been shut down, in which case the task is discarded.
         *
         * @param r the runnable task requested to be executed
         * @param e the executor attempting to execute this task
         */
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            if (!e.isShutdown()) {
                r.run();
            }
        }
    }

這個策略顯然不想放棄執行任務。但是由于池中已經沒有任何資源了，那么就直接使用調用該execute的線程本身來執行。

3.5 .2 AbortPolicy

處理程序遭到拒絕將拋出運行時 RejectedExecutionException

public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        /**
         * Creates an {@code AbortPolicy}.
         */
        public AbortPolicy() { }

        /**
         * Always throws RejectedExecutionException.
         *
         * @param r the runnable task requested to be executed
         * @param e the executor attempting to execute this task
         * @throws RejectedExecutionException always
         */
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
                                                 " rejected from " +
                                                 e.toString());
        }
    }

這種策略直接拋出異常，丟棄任務。

3.5 .3 DiscardPolicy

不能執行的任務將被刪除

  public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        /**
         * Creates a {@code DiscardPolicy}.
         */
        public DiscardPolicy() { }

        /**
         * Does nothing, which has the effect of discarding task r.
         *
         * @param r the runnable task requested to be executed
         * @param e the executor attempting to execute this task
         */
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        }
    }

這種策略和AbortPolicy幾乎一樣，也是丟棄任務，只不過他不拋出異常。

3.5 .4 DiscardOldestPolicy

如果執行程序尚未關閉，則位于工作隊列頭部的任務將被刪除，然后重試執行程序（如果再次失敗，則重復此過程）

   public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        /**
         * Creates a {@code DiscardOldestPolicy} for the given executor.
         */
        public DiscardOldestPolicy() { }

        /**
         * Obtains and ignores the next task that the executor
         * would otherwise execute, if one is immediately available,
         * and then retries execution of task r, unless the executor
         * is shut down, in which case task r is instead discarded.
         *
         * @param r the runnable task requested to be executed
         * @param e the executor attempting to execute this task
         */
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            if (!e.isShutdown()) {
                e.getQueue().poll();
                e.execute(r);
            }
        }
    }

該策略就稍微復雜一些，在pool沒有關閉的前提下首先丟掉緩存在隊列中的最早的任務，然后重新嘗試運行該任務。這個策略需要適當小心。
設想:如果其他線程都還在運行，那么新來任務踢掉舊任務，緩存在queue中，再來一個任務又會踢掉queue中最老任務。