一、什么是線程池？
線程池做的工作主要是控制運行的線程的數量，處理過程中將任務加入隊列，然后在線程創建后啟動這些任務，如果線程數超過了最大數量，超出的數量的線程排隊等候，等其他線程執行完畢，再從隊列中取出任務來執行。
線程池的主要特點為：線程復用、控制最大並發數、管理線程。
二、線程池的優勢
- 降低資源消耗。通過重復利用自己創建的線程，降低線程創建和銷毀造成的消耗。
- 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。
- 提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無限的創建，不僅會消耗資源，還會較低系統的穩定性，使用線程池可以進行統一分配，調優和監控。
三、架構實現
Java 中的線程池是通過 Executor 框架實現的，該框架中用到了Executor，Executors，ExecutorService，ThreadPoolExecutor 這幾個類。
四、線程池的幾種創建方式
4.0 ThreadPoolExecutor()
最原始的線程池創建，下面的前三種創建方式都是對 ThreadPoolExecutor 的封裝。
4.1 Executors.newFixedThreadPool(int)
主要特點如下：
1. 創建一個定長線程池，可控制線程的最大並發數，超出的線程會在隊列中等待.
2. newFixedThreadPool 創建的線程池 corePoolSize 和 MaxmumPoolSize 是相等的，它使用的的LinkedBlockingQueue。
4.2 Executors.newSingleThreadExecutor()
主要特點如下：
1. 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，保證所有任務都按照指定順序執行。
2. newSingleThreadExecutor 將 corePoolSize 和 MaxmumPoolSize 都設置為 1，它使用的是LinkedBlockingQueue。
4.3 Executors.newCachedThreadPool()
主要特點如下：
1. 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，則創建新線程。
2. newCachedThreadPool 將 corePoolSize 設置為 0，MaxmumPoolSize 設置為 Integer.MAX_VALUE，它使用的是 SynchronousQueue，也就是說來了任務就創建線程運行，如果線程空閑超過60秒，就銷毀線程。
4.4 Executors.newWorkStealingPool()
Java 8 加入的創建方法，其內部會構建ForkJoinPool，利用Work-Stealing算法，並行地處理任務，不保證處理順序。
4.5 生產中的使用
實際生產中不使用 Executors 創建線程池，需要使用 ThreadPoolExecutor 自定義創建。
阿里巴巴開發手冊中關於並發處理的部分內容：
自定義創建線程池：
1 public static void main(String[] args) { 2 ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor( 3 2, 4 5, 5 1L, 6 TimeUnit.SECONDS, 7 new LinkedBlockingQueue<>(3), 8 Executors.defaultThreadFactory(), 9 new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); 10 11 try { 12 for (int i = 1; i <= 10; i++) { 13 threadPool.execute(() -> { 14 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 辦理業務"); 15 }); 16 } 17 } finally { 18 threadPool.shutdown(); 19 } 20 }
五、線程池中的幾個重要參數
- corePoolSize：線程池中的常駐核心線程數。
- maximumPoolSize：線程池能夠容納的同時執行的最大線程數，此值大於等於 1。
- keepAliveTime：多余的空閑線程存活時間，當空閑時間達到 keepAliveTime 值時，多余的線程會被銷毀，直到只剩下 corePoolSize 個線程為止。
- unit：keepAliveTime 的單位。
- workQueue：任務隊列，被提交但尚未被執行的任務。
- threadFactory：表示生成線程池中工作線程的線程工廠，用戶創建新線程，一般用默認即可。
- handler：拒絕策略，表示當線程隊列滿了並且工作線程大於等於線程池的最大線程數(maxnumPoolSize)時如何來拒絕。
六、線程池的底層工作原理
1. 在創建了線程池后，等待提交過來的任務請求。
2. 當調用 execute() 方法添加一個請求任務時，線程池會做如下判斷：
2.1 如果正在運行的線程數量小於 corePoolSize，那么馬上創建線程運行這個任務；
2.2 如果正在運行的線程數量大於或等於 corePoolSize，那么將這個任務放入隊列；
2.3 如果這時候隊列滿了且正在運行的線程數量還小於 maximumPoolSize，那么還是要創建非核心線程立刻運行這個任務；
2.4 如果隊列滿了且正在運行的線程數量大於或等於 maximumPoolSize，那么線程池會啟動飽和拒絕策略來執行。
3. 當一個線程完成任務時，它會從隊列中取下一個任務來執行。
4. 當一個線程無事可做，超過一定的時間(keepAliveTime) 時，線程池會判斷：
如果當前運行的線程數大於 corePoolSize，那么這個線程就被停掉。
所以線程池的所有任務完成后，它最終會收縮到 corePoolSize 的大小。
七、線程池的拒絕策略
當線程池中工作線程數達到 maximumPoolSize，且工作隊列已滿，那么就會執行拒絕策略處理任務，jdk 內置有四種拒絕策略。
| 拒絕策略 | 拒絕行為 |
AbortPolicy |
直接拋出 RejectedException 異常阻止系統正常運行 |
CallerRunsPolicy |
"調用者運行"一種調節機制，該策略既不會拋棄任務，也不會拋出異常，而是由提交任務者執行這個任務 |
DiscardOldestPolicy |
拋棄隊列中等待最久的任務，然后把當前任務加入隊列中嘗試再次提交 |
DiscardPolicy |
直接丟棄任務，不予任何處理也不拋出異常。如果允許任務丟失，這是最好的拒絕策略 |
八、合理配置線程池參數
首先，通過 System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors()); 獲得當前計算機的 CPU 核數。
8.1 CPU 密集型
CPU 密集的意思是該任務需要大量的運算，而沒有阻塞，CPU一直全速運行。
CPU 密集任務只有在真正的多核 CPU 上才可能得到加速(通過多線程)，而在單核CPU上，無論開幾個模擬的多線程，該任務都不可能得到加速，因為CPU總的運算能力就那些。
CPU 密集型任務配置盡可能少的線程數量：
一般公式：CPU核數+1個線程的線程池
8.2 IO密集型
- 由於 IO 密集型任務線程並不是一直在執行任務，則應配置盡可能多的線程，如 CPU 核數 * 2。
- IO密集型，即該任務需要大量的IO，即大量的阻塞。在單線程上運行 IO 密集型的任務會導致浪費大量的 CPU 運算能力在等待上。所以在 IO 密集型任務中使用多線程可以大大的加速程序運行，即使在單核CPU上，這種加速主要就是利用了被浪費掉的阻塞時間。
IO 密集型時，大部分線程都阻塞，故需要多配置線程數：
參考公式：CPU核數 / (1-阻塞系數) 阻塞系數在0.8~0.9之間
比如 8 核CPU：8 / (1 - 0.9) = 80 個線程數