在我們的開發中“池”的概念并不罕見，有數據庫連接池、線程池、對象池、常量池等等。下面我們主要針對線程池來一步一步揭開線程池的面紗。

　　使用線程池的好處

　　1、降低資源消耗

　　可以重復利用已創建的線程降低線程創建和銷毀造成的消耗。

　　2、提高響應速度

　　當任務到達時，任務可以不需要等到線程創建就能立即執行。

　　3、提高線程的可管理性

　　線程是稀缺資源，如果無限制地創建，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，使用線程池可以進行統一分配、調優和監控

　　線程池的工作原理

　　首先我們看下當一個新的任務提交到線程池之后，線程池是如何處理的

　　1、線程池判斷核心線程池里的線程是否都在執行任務。如果不是，則創建一個新的工作線程來執行任務。如果核心線程池里的線程都在執行任務，則執行第二步。

　　2、線程池判斷工作隊列是否已經滿。如果工作隊列沒有滿，則將新提交的任務存儲在這個工作隊列里進行等待。如果工作隊列滿了，則執行第三步

　　3、線程池判斷線程池的線程是否都處于工作狀態。如果沒有，則創建一個新的工作線程來執行任務。如果已經滿了，則交給飽和策略來處理這個任務

　　線程池飽和策略

　　這里提到了線程池的飽和策略，那我們就簡單介紹下有哪些飽和策略：

　　AbortPolicy

　　為Java線程池默認的阻塞策略，不執行此任務，而且直接拋出一個運行時異常，切記ThreadPoolExecutor.execute需要try catch，否則程序會直接退出。

　　DiscardPolicy

　　直接拋棄，任務不執行，空方法

　　DiscardOldestPolicy

　　從隊列里面拋棄head的一個任務，并再次execute 此task。

　　CallerRunsPolicy

　　在調用execute的線程里面執行此command，會阻塞入口

　　用戶自定義拒絕策略（最常用）

　　實現RejectedExecutionHandler，并自己定義策略模式

　　下我們以ThreadPoolExecutor為例展示下線程池的工作流程圖

　　1、如果當前運行的線程少于corePoolSize，則創建新線程來執行任務（注意，執行這一步驟需要獲取全局鎖）。

　　2、如果運行的線程等于或多于corePoolSize，則將任務加入BlockingQueue。

　　3、如果無法將任務加入BlockingQueue（隊列已滿），則在非corePool中創建新的線程來處理任務（注意，執行這一步驟需要獲取全局鎖）。

　　4、如果創建新線程將使當前運行的線程超出maximumPoolSize，任務將被拒絕，并調用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

　　ThreadPoolExecutor采取上述步驟的總體設計思路，是為了在執行execute()方法時，盡可能地避免獲取全局鎖（那將會是一個嚴重的可伸縮瓶頸）。在ThreadPoolExecutor完成預熱之后（當前運行的線程數大于等于corePoolSize），幾乎所有的execute()方法調用都是執行步驟2，而步驟2不需要獲取全局鎖。

　　關鍵方法源碼分析

　　我們看看核心方法添加到線程池方法execute的源碼如下：

　　下面我們繼續看看addWorker是如何實現的：

　　addWorker之后是runWorker,第一次啟動會執行初始化傳進來的任務firstTask；然后會從workQueue中取任務執行，如果隊列為空則等待keepAliveTime這么長時間

　　我們看下getTask是如何執行的

　　下面我們看下processWorkerExit是如何工作的

　　tryTerminate

　　processWorkerExit方法中會嘗試調用tryTerminate來終止線程池。這個方法在任何可能導致線程池終止的動作后執行：比如減少wokerCount或SHUTDOWN狀態下從隊列中移除任務。

　　shutdown這個方法會將runState置為SHUTDOWN，會終止所有空閑的線程。shutdownNow方法將runState置為STOP。和shutdown方法的區別，這個方法會終止所有的線程。主要區別在于shutdown調用的是interruptIdleWorkers這個方法，而shutdownNow實際調用的是Worker類的interruptIfStarted方法：

　　他們的實現如下：

　　線程池的使用 線程池的創建

　　我們可以通過ThreadPoolExecutor來創建一個線程池

　　向線程池提交任務

　　可以使用兩個方法向線程池提交任務，分別為execute()和submit()方法。execute()方法用于提交不需要返回值的任務，所以無法判斷任務是否被線程池執行成功。通過以下代碼可知execute()方法輸入的任務是一個Runnable類的實例。

　　submit()方法用于提交需要返回值的任務。線程池會返回一個future類型的對象，通過這個future對象可以判斷任務是否執行成功，并且可以通過future的get()方法來獲取返回值，get()方法會阻塞當前線程直到任務完成，而使用get（long timeout，TimeUnit unit）方法則會阻塞當前線程一段時間后立即返回，這時候有可能任務沒有執行完。

　　關閉線程池

　　可以通過調用線程池的shutdown或shutdownNow方法來關閉線程池。它們的原理是遍歷線程池中的工作線程，然后逐個調用線程的interrupt方法來中斷線程，所以無法響應中斷的任務可能永遠無法終止。但是它們存在一定的區別，shutdownNow首先將線程池的狀態設置成STOP，然后嘗試停止所有的正在執行或暫停任務的線程，并返回等待執行任務的列表，而shutdown只是將線程池的狀態設置成SHUTDOWN狀態，然后中斷所有沒有正在執行任務的線程。

　　只要調用了這兩個關閉方法中的任意一個，isShutdown方法就會返回true。當所有的任務都已關閉后，才表示線程池關閉成功，這時調用isTerminaed方法會返回true。至于應該調用哪一種方法來關閉線程池，應該由提交到線程池的任務特性決定，通常調用shutdown方法來關閉線程池，如果任務不一定要執行完，則可以調用shutdownNow方法。

　　合理的配置線程池

　　要想合理地配置線程池，就必須首先分析任務特性，可以從以下幾個角度來分析。

　　1、任務的性質：CPU密集型任務、IO密集型任務和混合型任務。

　　2、任務的優先級：高、中和低。

　　3、任務的執行時間：長、中和短。

　　4、任務的依賴性：是否依賴其他系統資源，如數據庫連接。

　　性質不同的任務可以用不同規模的線程池分開處理。CPU密集型任務應配置盡可能小的線程，如配置Ncpu+1個線程的線程池。由于IO密集型任務線程并不是一直在執行任務，則應配置盡可能多的線程，如2*Ncpu。混合型的任務，如果可以拆分，將其拆分成一個CPU密集型任務和一個IO密集型任務，只要這兩個任務執行的時間相差不是太大，那么分解后執行的吞吐量將高于串行執行的吞吐量。如果這兩個任務執行時間相差太大，則沒必要進行分解。可以通過Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法獲得當前設備的CPU個數。優先級不同的任務可以使用優先級隊列PriorityBlockingQueue來處理。它可以讓優先級高的任務先執行

　　如果一直有優先級高的任務提交到隊列里，那么優先級低的任務可能永遠不能執行。執行時間不同的任務可以交給不同規模的線程池來處理，或者可以使用優先級隊列，讓執行時間短的任務先執行。依賴數據庫連接池的任務，因為線程提交SQL后需要等待數據庫返回結果，等待的時間越長，則CPU空閑時間就越長，那么線程數應該設置得越大，這樣才能更好地利用CPU。

　　建議使用有界隊列。有界隊列能增加系統的穩定性和預警能力，可以根據需要設大一點兒，比如幾千。有時候我們系統里后臺任務線程池的隊列和線程池全滿了，不斷拋出拋棄任務的異常，通過排查發現是數據庫出現了問題，導致執行SQL變得非常緩慢，因為后臺任務線程池里的任務全是需要向數據庫查詢和插入數據的，所以導致線程池里的工作線程全部阻塞，任務積壓在線程池里。如果當時我們設置成無界隊列，那么線程池的隊列就會越來越多，有可能會撐滿內存，導致整個系統不可用，而不只是后臺任務出現問題。當然，我們的系統所有的任務是用單獨的服務器部署的，我們使用不同規模的線程池完成不同類型的任務，但是出現這樣問題時也會影響到其他任務。

　　線程池的監控

　　如果在系統中大量使用線程池，則有必要對線程池進行監控，方便在出現問題時，可以根據線程池的使用狀況快速定位問題。可以通過線程池提供的參數進行監控，在監控線程池的時候可以使用以下屬性

taskCount：線程池需要執行的任務數量。

completedTaskCount：線程池在運行過程中已完成的任務數量，小于或等于taskCount。

largestPoolSize：線程池里曾經創建過的最大線程數量。通過這個數據可以知道線程池是否曾經滿過。如該數值等于線程池的最大大小，則表示線程池曾經滿過。

getPoolSize：線程池的線程數量。如果線程池不銷毀的話，線程池里的線程不會自動銷毀，所以這個大小只增不減。

getActiveCount：獲取活動的線程數。

　　通過擴展線程池進行監控。可以通過繼承線程池來自定義線程池，重寫線程池的beforeExecute、afterExecute和terminated方法，也可以在任務執行前、執行后和線程池關閉前執行一些代碼來進行監控。例如，監控任務的平均執行時間、最大執行時間和最小執行時間等。