線程池不允許使用Executors去創建，而是通過ThreadPoolExecutor的方式

1. 通過Executors創建線程池的弊端

在創建線程池的時候，大部分人還是會選擇使用Executors去創建。

下面是創建定長線程池（FixedThreadPool）的一個例子，嚴格來說，當使用如下代碼創建線程池時，是不符合編程規范的。

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

原因在於：（摘自阿里編碼規約）

線程池不允許使用Executors去創建，而是通過ThreadPoolExecutor的方式，這樣的處理方式讓寫的同學更加明確線程池的運行規則，規避資源耗盡的風險。 說明：Executors各個方法的弊端：
1）newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor:
  主要問題是堆積的請求處理隊列可能會耗費非常大的內存，甚至OOM。
2）newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool:
  主要問題是線程數最大數是Integer.MAX_VALUE，可能會創建數量非常多的線程，甚至OOM。

2. 通過ThreadPoolExecutor創建線程池

所以，針對上面的不規范代碼，重構為通過ThreadPoolExecutor創建線程池的方式。

    /**
     * Creates a new {@code ThreadPoolExecutor} with the given initial
     * parameters and default thread factory.
     *
     * @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even
     *        if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
     * @param maximumPoolSize the maximum number of threads to allow in the
     *        pool
     * @param keepAliveTime when the number of threads is greater than
     *        the core, this is the maximum time that excess idle threads
     *        will wait for new tasks before terminating.
     * @param unit the time unit for the {@code keepAliveTime} argument
     * @param workQueue the queue to use for holding tasks before they are
     *        executed.  This queue will hold only the {@code Runnable}
     *        tasks submitted by the {@code execute} method.
     * @param handler the handler to use when execution is blocked
     *        because the thread bounds and queue capacities are reached
     * @throws IllegalArgumentException if one of the following holds:<br>
     *         {@code corePoolSize < 0}<br>
     *         {@code keepAliveTime < 0}<br>
     *         {@code maximumPoolSize <= 0}<br>
     *         {@code maximumPoolSize < corePoolSize}
     * @throws NullPointerException if {@code workQueue}
     *         or {@code handler} is null
     */
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), handler);
    }

ThreadPoolExecutor 是線程池的核心實現。線程的創建和終止需要很大的開銷，線程池中預先提供了指定數量的可重用線程，所以使用線程池會節省系統資源，並且每個線程池都維護了一些基礎的數據統計，方便線程的管理和監控。

3. ThreadPoolExecutor參數解釋

下面是對其參數的解釋，在創建線程池時需根據自己的情況來合理設置線程池。

corePoolSize & maximumPoolSize

核心線程數（corePoolSize）和最大線程數（maximumPoolSize）是線程池中非常重要的兩個概念，希望同學們能夠掌握。
當一個新任務被提交到池中，如果當前運行線程小於核心線程數（corePoolSize），即使當前有空閑線程，也會新建一個線程來處理新提交的任務；如果當前運行線程數大於核心線程數（corePoolSize）並小於最大線程數（maximumPoolSize），只有當等待隊列已滿的情況下才會新建線程。

keepAliveTime & unit

keepAliveTime 為超過 corePoolSize 線程數量的線程最大空閑時間，unit 為時間單位。

等待隊列

任何阻塞隊列（BlockingQueue）都可以用來轉移或保存提交的任務，線程池大小和阻塞隊列相互約束線程池：

1. 如果運行線程數小於corePoolSize，提交新任務時就會新建一個線程來運行；

2. 如果運行線程數大於或等於corePoolSize，新提交的任務就會入列等待；如果隊列已滿，並且運行線程數小於maximumPoolSize，也將會新建一個線程來運行；

3. 如果線程數大於maximumPoolSize，新提交的任務將會根據拒絕策略來處理。

下面來看一下三種通用的入隊策略：

1. 直接傳遞：通過 SynchronousQueue 直接把任務傳遞給線程。如果當前沒可用線程，嘗試入隊操作會失敗，然后再創建一個新的線程。當處理可能具有內部依賴性的請求時，該策略會避免請求被鎖定。直接傳遞通常需要無界的最大線程數（maximumPoolSize），避免拒絕新提交的任務。當任務持續到達的平均速度超過可處理的速度時，可能導致線程的無限增長。

2. 無界隊列：使用無界隊列（如 LinkedBlockingQueue）作為等待隊列，當所有的核心線程都在處理任務時， 新提交的任務都會進入隊列等待。因此，不會有大於 corePoolSize 的線程會被創建（maximumPoolSize 也將失去作用）。這種策略適合每個任務都完全獨立於其他任務的情況；例如網站服務器。這種類型的等待隊列可以使瞬間爆發的高頻請求變得平滑。當任務持續到達的平均速度超過可處理速度時，可能導致等待隊列無限增長。

3. 有界隊列：當使用有限的最大線程數時，有界隊列（如 ArrayBlockingQueue）可以防止資源耗盡，但是難以調整和控制。隊列大小和線程池大小可以相互作用：使用大的隊列和小的線程數可以減少CPU使用率、系統資源和上下文切換的開銷，但是會導致吞吐量變低，如果任務頻繁地阻塞（例如被I/O限制），系統就能為更多的線程調度執行時間。使用小的隊列通常需要更多的線程數，這樣可以最大化CPU使用率，但可能會需要更大的調度開銷，從而降低吞吐量。

拒絕策略

當線程池已經關閉或達到飽和（最大線程和隊列都已滿）狀態時，新提交的任務將會被拒絕。 ThreadPoolExecutor 定義了四種拒絕策略：

1. AbortPolicy：默認策略，在需要拒絕任務時拋出RejectedExecutionException；

2. CallerRunsPolicy：直接在 execute 方法的調用線程中運行被拒絕的任務，如果線程池已經關閉，任務將被丟棄；

3. DiscardPolicy：直接丟棄任務；

4. DiscardOldestPolicy：丟棄隊列中等待時間最長的任務，並執行當前提交的任務，如果線程池已經關閉，任務將被丟棄。

我們也可以自定義拒絕策略，只需要實現 RejectedExecutionHandler； 需要注意的是，拒絕策略的運行需要指定線程池和隊列的容量。

4. ThreadPoolExecutor創建線程方式

通過下面的demo來了解ThreadPoolExecutor創建線程的過程。

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 測試ThreadPoolExecutor對線程的執行順序
 **/
public class ThreadPoolSerialTest {
    public static void main(String[] args) {
        //核心線程數
        int corePoolSize = 3;
        //最大線程數
        int maximumPoolSize = 6;
        //超過 corePoolSize 線程數量的線程最大空閑時間
        long keepAliveTime = 2;
        //以秒為時間單位
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        //創建工作隊列，用於存放提交的等待執行任務
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2);
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;
        try {
            //創建線程池
            threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,
                    maximumPoolSize,
                    keepAliveTime,
                    unit,
                    workQueue,
                    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

            //循環提交任務
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                //提交任務的索引
                final int index = (i + 1);
                threadPoolExecutor.submit(() -> {
                    //線程打印輸出
                    System.out.println("大家好，我是線程：" + index);
                    try {
                        //模擬線程執行時間，10s
                        Thread.sleep(10000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
                //每個任務提交后休眠500ms再提交下一個任務，用於保證提交順序
                Thread.sleep(500);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPoolExecutor.shutdown();
        }
    }
}

執行結果：

這里描述一下執行的流程：

• 首先通過 ThreadPoolExecutor 構造函數創建線程池；
• 執行 for 循環，提交 8 個任務（恰好等於maximumPoolSize[最大線程數] + capacity[隊列大小]）；
• 通過 threadPoolExecutor.submit 提交 Runnable 接口實現的執行任務；
• 提交第1個任務時，由於當前線程池中正在執行的任務為 0 ，小於 3（corePoolSize 指定），所以會創建一個線程用來執行提交的任務1；
• 提交第 2， 3 個任務的時候，由於當前線程池中正在執行的任務數量小於等於 3 （corePoolSize 指定），所以會為每一個提交的任務創建一個線程來執行任務；
• 當提交第4個任務的時候，由於當前正在執行的任務數量為 3 （因為每個線程任務執行時間為10s，所以提交第4個任務的時候，前面3個線程都還在執行中），此時會將第4個任務存放到 workQueue 隊列中等待執行；
• 由於 workQueue 隊列的大小為 2 ，所以該隊列中也就只能保存 2 個等待執行的任務，所以第5個任務也會保存到任務隊列中；
• 當提交第6個任務的時候，因為當前線程池正在執行的任務數量為3，workQueue 隊列中存儲的任務數量也滿了，這時會判斷當前線程池中正在執行的任務的數量是否小於6（maximumPoolSize指定）；
• 如果小於 6 ，那么就會新創建一個線程來執行提交的任務 6；
• 執行第7，8個任務的時候，也要判斷當前線程池中正在執行的任務數是否小於6（maximumPoolSize指定），如果小於6，那么也會立即新建線程來執行這些提交的任務；
• 此時，6個任務都已經提交完畢，那 workQueue 隊列中的等待 任務4 和 任務5 什么時候執行呢？
• 當任務1執行完畢后（10s后），執行任務1的線程並沒有被銷毀掉，而是獲取 workQueue 中的任務4來執行；
• 當任務2執行完畢后，執行任務2的線程也沒有被銷毀，而是獲取 workQueue 中的任務5來執行；

通過上面流程的分析，也就知道了之前案例的輸出結果的原因。其實，線程池中會線程執行完畢后，並不會被立刻銷毀，線程池中會保留 corePoolSize 數量的線程，當 workQueue 隊列中存在任務或者有新提交任務時，那么會通過線程池中已有的線程來執行任務，避免了頻繁的線程創建與銷毀，而大於 corePoolSize 小於等於 maximumPoolSize 創建的線程，則會在空閑指定時間（keepAliveTime）后進行回收。

5. ThreadPoolExecutor拒絕策略

 在上面的測試中，我設置的執行線程總數恰好等於maximumPoolSize[最大線程數] + capacity[隊列大小]，因此沒有出現需要執行拒絕策略的情況，因此在這里，我再增加一個線程，提交9個任務，來演示不同的拒絕策略。

 AbortPolicy

 CallerRunsPolicy

 DiscardPolicy

 DiscardOldestPolicy

 

 

 

參考： https://www.jianshu.com/p/7be43712ef21

https://www.jianshu.com/p/6f82b738ac58