- 什麼是線程池
- 爲什麼要使用線程池
- 線程池的處理邏輯
- 如何使用線程池
- 如何合理配置線程池的大小
1.什麼是線程池
線程池，顧名思義就是裝線程的池子。其用途是爲了幫我們重複管理線程，避免創建大量的線程增加開銷，提高響應速度。
2.爲什麼要用線程池
作爲一個嚴謹的攻城獅，不會希望別人看到我們的代碼就開始吐槽，new Thread().start()會讓代碼看起來混亂臃腫，並且不好管理和維護，那麼我們就需要用到了線程池。
在編程中經常會使用線程來異步處理任務，但是每個線程的創建和銷燬都需要一定的開銷。如果每次執行一個任務都需要開一個新線程去執行，則這些線程的創建和銷燬將消耗大量的資源；並且線程都是“各自爲政”的，很難對其進行控制，更何況有一堆的線程在執行。線程池爲我們做的，就是線程創建之後爲我們保留，當我們需要的時候直接拿來用，省去了重複創建銷燬的過程。
3.線程池的處理邏輯
3.1線程池ThreadPoolExecutor構造函數
//五個參數的構造函數
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue)
//六個參數的構造函數-1
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory)
//六個參數的構造函數-2
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
RejectedExecutionHandler handler)
//七個參數的構造函數
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) 雖然參數多，只是看着嚇人，其實很好理解，下面會一一解答。
我們拿最多參數的來說：
1.corePoolSize -> 該線程池中核心線程數最大值
核心線程：默認情況下，會一直存在於線程池中（即使這個線程啥都不幹），有任務要執行時，如果核心線程沒有被佔用，會優先用核心線程執行任務。數量一般情況下設置爲CPU核數的二倍即可。
2.maximumPoolSize -> 該線程池中線程總數最大值
線程總數=核心線程數+非核心線程數
非核心線程：簡單理解，即核心線程都被佔用，但還有任務要做，就創建非核心線程
3.keepAliveTime -> 非核心線程閒置超時時長
這個參數可以理解爲，任務少，但池中線程多，非核心線程不能白養着，超過這個時間不工作的就會被幹掉，但是核心線程會保留。
4.TimeUnit -> keepAliveTime的單位
TimeUnit是一個枚舉類型，其包括:
NANOSECONDS ： 1微毫秒 = 1微秒 / 1000
MICROSECONDS ： 1微秒 = 1毫秒 / 1000
MILLISECONDS ： 1毫秒 = 1秒 /1000
SECONDS ： 秒
MINUTES ： 分
HOURS ： 小時
DAYS ： 天
5.BlockingQueue workQueue -> 線程池中的任務隊列
默認情況下，任務進來之後先分配給核心線程執行，核心線程如果都被佔用，並不會立刻開啓非核心線程執行任務，而是將任務插入任務隊列等待執行，核心線程會從任務隊列取任務來執行，任務隊列可以設置最大值，一旦插入的任務足夠多，達到最大值，纔會創建非核心線程執行任務。
常見的workQueue有四種：
1.SynchronousQueue：這個隊列接收到任務的時候，會直接提交給線程處理，而不保留它，如果所有線程都在工作怎麼辦？那就新建一個線程來處理這個任務！所以爲了保證不出現<線程數達到了maximumPoolSize而不能新建線程>的錯誤，使用這個類型隊列的時候，maximumPoolSize一般指定成Integer.MAX_VALUE，即無限大
2.LinkedBlockingQueue：這個隊列接收到任務的時候，如果當前線程數小於核心線程數，則新建線程(核心線程)處理任務；如果當前線程數等於核心線程數，則進入隊列等待。由於這個隊列沒有最大值限制，即所有超過核心線程數的任務都將被添加到隊列中，這也就導致了maximumPoolSize的設定失效，因爲總線程數永遠不會超過corePoolSize
3.ArrayBlockingQueue：可以限定隊列的長度，接收到任務的時候，如果沒有達到corePoolSize的值，則新建線程(核心線程)執行任務，如果達到了，則入隊等候，如果隊列已滿，則新建線程(非核心線程)執行任務，又如果總線程數到了maximumPoolSize，並且隊列也滿了，則發生錯誤，或是執行實現定義好的飽和策略
4.DelayQueue：隊列內元素必須實現Delayed接口，這就意味着你傳進去的任務必須先實現Delayed接口。這個隊列接收到任務時，首先先入隊，只有達到了指定的延時時間，纔會執行任務
6.ThreadFactory threadFactory -> 創建線程的工廠
可以用線程工廠給每個創建出來的線程設置名字。一般情況下無須設置該參數。
7.RejectedExecutionHandler handler -> 飽和策略
這是當任務隊列和線程池都滿了時所採取的應對策略，默認是AbordPolicy， 表示無法處理新任務，並拋出 RejectedExecutionException 異常。此外還有3種策略，它們分別如下。
（1）CallerRunsPolicy：用調用者所在的線程來處理任務。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。
（2）DiscardPolicy：不能執行的任務，並將該任務刪除。
（3）DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最近的任務，並執行當前的任務。
別暈，接下來上圖，相信結合圖你能大徹大悟~
4.如何使用線程池
說了半天原理，接下來就要用了，java爲我們提供了4種線程池FixedThreadPool、CachedThreadPool、SingleThreadExecutor、ScheduledThreadPool，幾乎可以滿足我們大部分的需要了：
4.1 FixedThreadPool
可重用固定線程數的線程池，超出的線程會在隊列中等待，在Executors類中我們可以找到創建方式：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}FixedThreadPool的corePoolSize和maximumPoolSize都設置爲參數nThreads，也就是隻有固定數量的核心線程，不存在非核心線程。keepAliveTime爲0L表示多餘的線程立刻終止，因爲不會產生多餘的線程，所以這個參數是無效的。FixedThreadPool的任務隊列採用的是LinkedBlockingQueue。
創建線程池的方法，在我們的程序中只需要，後面其他種類的同理：
public static void main(String[] args) {
// 參數是要線程池的線程最大值
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
}
4.2 CachedThreadPool
CachedThreadPool是一個根據需要創建線程的線程池
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}CachedThreadPool的corePoolSize是0，maximumPoolSize是Int的最大值，也就是說CachedThreadPool沒有核心線程，全部都是非核心線程，並且沒有上限。keepAliveTime是60秒，就是說空閒線程等待新任務60秒，超時則銷燬。此處用到的隊列是阻塞隊列SynchronousQueue,這個隊列沒有緩衝區，所以其中最多隻能存在一個元素,有新的任務則阻塞等待。
4.3 SingleThreadExecutor
SingleThreadExecutor是使用單個線程工作的線程池。其創建源碼如下：
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
我們可以看到總線程數和核心線程數都是1，所以就只有一個核心線程。該線程池才用鏈表阻塞隊列LinkedBlockingQueue，先進先出原則，所以保證了任務的按順序逐一進行。
4.4 ScheduledThreadPool
ScheduledThreadPool是一個能實現定時和週期性任務的線程池，它的創建源碼如下：
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
這裏創建了ScheduledThreadPoolExecutor，繼承自ThreadPoolExecutor，主要用於定時延時或者定期處理任務。ScheduledThreadPoolExecutor的構造如下：
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}
可以看出corePoolSize是傳進來的固定值，maximumPoolSize無限大，因爲採用的隊列DelayedWorkQueue是無解的，所以maximumPoolSize參數無效。該線程池執行如下：
當執行scheduleAtFixedRate或者scheduleWithFixedDelay方法時，會向DelayedWorkQueue添加一個實現RunnableScheduledFuture接口的ScheduledFutureTask(任務的包裝類)，並會檢查運行的線程是否達到corePoolSize。如果沒有則新建線程並啓動ScheduledFutureTask，然後去執行任務。如果運行的線程達到了corePoolSize時，則將任務添加到DelayedWorkQueue中。DelayedWorkQueue會將任務進行排序，先要執行的任務會放在隊列的前面。在跟此前介紹的線程池不同的是，當執行完任務後，會將ScheduledFutureTask中的time變量改爲下次要執行的時間並放回到DelayedWorkQueue中。
5.如何合理配置線程池的大小
一般需要根據任務的類型來配置線程池大小：
如果是CPU密集型任務，就需要儘量壓榨CPU，參考值可以設爲 NCPU+1
如果是IO密集型任務，參考值可以設置爲2*NCPU
當然，這只是一個參考值，具體的設置還需要根據實際情況進行調整，比如可以先將線程池大小設置爲參考值，再觀察任務運行情況和系統負載、資源利用率來進行適當調整。