什么是線程池
Java中的線程池是運用場景最多的並發框架，幾乎所有需要異步或並發執行任務的程序都可以使用線程池。
在開發過程中，合理地使用線程池能夠帶來3個好處。
第一：降低資源消耗。通過重復利用機制已降低線程創建和銷毀造成的消耗。
第二：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。
第三：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。但是，要做到合理利用線程池，必須對其實現原理了如指掌。
線程池作用
線程池是為突然大量爆發的線程設計的，通過有限的幾個固定線程為大量的操作服務，減少了創建和銷毀線程所需的時間，從而提高效率。
如果一個線程的時間非常長，就沒必要用線程池了(不是不能作長時間操作，而是不宜。)，況且我們還不能控制線程池中線程的開始、掛起、和中止。
線程池的分類
ThreadPoolExecutor
Java是天生就支持並發的語言，支持並發意味着多線程，線程的頻繁創建在高並發及大數據量是非常消耗資源的，因為java提供了線程池。在jdk1.5以前的版本中，線程池的使用是及其簡陋的，但是在JDK1.5后，有了很大的改善。JDK1.5之后加入了java.util.concurrent包，java.util.concurrent包的加入給予開發人員開發並發程序以及解決並發問題很大的幫助。這篇文章主要介紹下並發包下的Executor接口，Executor接口雖然作為一個非常舊的接口（JDK1.5 2004年發布），但是很多程序員對於其中的一些原理還是不熟悉，因此寫這篇文章來介紹下Executor接口，同時鞏固下自己的知識。如果文章中有出現錯誤，歡迎大家指出。
Executor框架的最頂層實現是ThreadPoolExecutor類，Executors工廠類中提供的newScheduledThreadPool、newFixedThreadPool、newCachedThreadPool方法其實也只是ThreadPoolExecutor的構造函數參數不同而已。通過傳入不同的參數，就可以構造出適用於不同應用場景下的線程池，那么它的底層原理是怎樣實現的呢，這篇就來介紹下ThreadPoolExecutor線程池的運行過程。
1.corePoolSize
線程池核心線程數，默認情況下，核心線程會在線程池中一直存活，即使它們處於閑置狀態。如果ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut屬性設置為true,那么閑置的核心線程在等待新任務到來時會有超時策略，這個時間間隔由keepAliveTime所指定的時長后，核心線程就會被終止。
2.maximumPoolSize
線程池所能容納的最大線程數，當活動線程達到這個數值后，后續的新任務將被阻塞。
3.keepAliveTime
非核心線程閑置時的超時時長，超過這個時長，非核心線程就會被回收。當ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut屬性設置為true時，keepAliveTime同樣會作用於非核心線程。
4.unit
keepAliveTime 參數的時間單位。
5.workQueue
執行前用於保持任務的隊列。此隊列僅保持由 execute 方法提交的 Runnable 任務。
線程池四種創建方式
Java通過Executors（jdk1.5並發包）提供四種線程池，分別為：
newCachedThreadPool創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。
newFixedThreadPool 創建一個定長線程池，可控制線程最大並發數，超出的線程會在隊列中等待。
newScheduledThreadPool 創建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執行。
newSingleThreadExecutor 創建一個單線程化的線程池，它只會用唯一的工作線程來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。
newCachedThreadPool
創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。示例代碼如下：
| // 無限大小線程池 jvm自動回收 ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < 10; i++) { final int temp = i; newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
@Override public void run() { try { Thread.sleep(100); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",i:" + temp);
} }); } |
總結: 線程池為無限大，當執行第二個任務時第一個任務已經完成，會復用執行第一個任務的線程，而不用每次新建線程。
newFixedThreadPool
創建一個定長線程池，可控制線程最大並發數，超出的線程會在隊列中等待。示例代碼如下：
| ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); for (int i = 0; i < 10; i++) { final int temp = i; newFixedThreadPool.execute(new Runnable() {
@Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ",i:" + temp);
} }); } |
總結:因為線程池大小為3，每個任務輸出index后sleep 2秒，所以每兩秒打印3個數字。
定長線程池的大小最好根據系統資源進行設置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()
newScheduledThreadPool
創建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執行。延遲執行示例代碼如下：
| ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5); for (int i = 0; i < 10; i++) { final int temp = i; newScheduledThreadPool.schedule(new Runnable() { public void run() { System.out.println("i:" + temp); } }, 3, TimeUnit.SECONDS); } |
表示延遲3秒執行。
newSingleThreadExecutor
創建一個單線程化的線程池，它只會用唯一的工作線程來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先級)執行。示例代碼如下：
| ExecutorService newSingleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor(); for (int i = 0; i < 10; i++) { final int index = i; newSingleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
@Override public void run() { System.out.println("index:" + index); try { Thread.sleep(200); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception } } }); } |
注意: 結果依次輸出，相當於順序執行各個任務。
線程池原理剖析
提交一個任務到線程池中，線程池的處理流程如下：
1、判斷線程池里的核心線程是否都在執行任務，如果不是（核心線程空閑或者還有核心線程沒有被創建）則創建一個新的工作線程來執行任務。如果核心線程都在執行任務，則進入下個流程。
2、線程池判斷工作隊列是否已滿，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。如果工作隊列滿了，則進入下個流程。
3、判斷線程池里的線程是否都處於工作狀態，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。