程序的运行本质上就是对系统资源（CPU、内存、磁盘、网络等）的使用。如何高效地使用这些资源是我们编程优化进化的一个方向。今天说的线程池就是一种优化CPU利用率的手段。网上有很多文章介绍如何使用线程池，那么我想说什么呢？希望通过学习线程池的原理，了解所有池化技术的基本设计思想。其他类似问题可以解决。池化技术前面提到了一个名词——池化技术，那么池化技术到底是什么？简单来说，池化技术就是提前节省大量资源以备不时之需。在机器资源有限的情况下，使用池化技术可以大大提高资源利用率和性能。在编程领域，典型的池化技术有：线程池、连接池、内存池、对象池等，本文主要介绍比较简单的线程池的实现原理。希望读者能够举一反三，通过对线程池的理解，学习和掌握所有编程中池化技术的底层原理。创建线程在Java并发编程中非常重要。在Java中创建线程比较简单：publicclassApp{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{newThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){System.out.println("Threadisrunning");}}).start();}}我们可以通过创建线程对象并实现Runnable接口来实现一个简单的线程。可以利用多核CPU。当任务结束时，当前线程接收它。但很多时候，我们会执行不止一项任务。如果每次创建线程->执行任务->销毁线程都是这样，会造成很大的性能开销。是否可以创建一个线程，执行一个任务，执行另一个任务而不是销毁它。这就是线程池。这就是池化技术的思想。通过提前创建多个线程并放入池中，在需要线程的时候可以直接获取，避免了重复创建和销毁带来的开销。线程池中简单使用如下代码就是在Java中创建一个线程池：importjava.util.concurrent.*;publicclassApp{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{ExecutorServiceexecutorService=newThreadPoolExecutor(1,1,60L,TimeUnit.SECONDS,newArrayBlockingQueue<>(10));executorService.execute(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){System.out.println("abcdefg");}});executorService.shutdown();}}Jdk也提供了外部接口非常简单。直接调用ThreadPoolExecutor构造一个即可，也可以通过Executors静态工厂构造，但一般不推荐。可以看出，得益于Java为我们封装的一系列API，开发者在代码中使用线程池还是比较简单的。然而，这些API的背后到底是什么，让我们拨开这层迷雾，看清线程池的本质。线程池构造器通常，通用构造器会反映这个工具或这个对象的数据存储结构。构造函数把线程池比作一家公司。公司会有固定员工处理正常业务，如果工作量大，会聘请外包人员工作。外包人员可以从容释放，减少公司管理开销。由于成本的原因，公司总是雇用最多的人。如果此时还有任务处理不了，就去需求池安排任务。acc:获取调用上下文corePoolSize:核心线程数，可以类比为正式员工数和常驻线程数。maximumPoolSize：最大线程数，公司雇佣的最大员工数。驻留+临时线程数。workQueue：多余的任务在队列中等待，不管有多少人可以处理，都需要在这里等待等待。keepAliveTime：非核心线程的空闲时间，也就是外包商等了多久。如果没有工作可做，他们将被解雇。threadFactory：创建线程的工厂，在这里可以统一处理创建线程的属性。每个公司对员工的要求都不一样，好吧，在这里设置员工的属性。handler:线程池拒绝策略，什么意思？就是当任务多了，人不够了，需求池满了，还有任务怎么办？默认不处理，抛出异常告诉任务提交者，我太忙了。添加任务接下来我们看一下线程池中比较重要的execute方法，它是用来向线程池中添加任务的。源码核心模块用红框标注。第一个红框：workerCountOf方法根据ctl的低29位获取线程池当前线程数。如果线程数小于corePoolSize，则执行addWorker方法创建一个新线程执行任务；第二个红框：判断线程池是否在运行，如果是，任务队列是否允许插入，如果插入成功，再次验证线程池是否在运行。如果没有运行，则移除插入的任务，然后抛出拒绝策略。如果它正在运行并且没有剩余线程，则启用一个线程。第三个红框：如果添加非核心线程失败，直接拒绝。这里逻辑有点复杂，画个流程图参考一下。接下来我们看看如何添加工作线程？添加工作线程从方法execute的实现可以看出：addWorker主要负责创建新线程和执行任务。代码如下（这里的代码有点长，没关系，也是分块的，一共有5个关键代码块）：***红框：是否可以添加workerthreads条件过滤器：判断线程池的状态，如果线程池的状态值大于等于SHUTDOWN，提交的任务将不会被处理，直接返回；第二个红框：做自旋，更新创建线程数：通过参数core判断当前要创建的线程是否是核心线程，如果为真，且当前线程数小于corePoolSize，则跳转退出循环并开始创建新线程。可能有人会疑惑什么是重试？这是java中的goto语法。它只能在break和continue之后使用。再看下面代码：第一个红框：获取线程池主锁。线程池的工作线程是通过Woker类实现的，通过ReentrantLock锁保证线程安全。第二个红框：给worker添加线程（在线程池中）。第三个红框：开始新线程。接下来，让我们看看工人是什么。一个哈希集。因此，线程池的底层存储结构实际上是一个HashSet。工作线程处理队列任务。第一个红框：是否是第一次执行任务，或者可以从队列中获取任务。第二个红框：获取任务后，执行任务开始前的operationhook。第三个红框：执行任务。第四个红框：执行任务后的钩子。这两个钩子（beforeExecute，afterExecute）让我们可以自己继承线程池，做任务执行前后的处理。到这里，源码分析到此结束。接下来做一个简单的总结。总结一下，所谓线程池的本质就是一个hashSet。多余的任务放在阻塞队列中。只有阻塞队列满了才会触发非核心线程的创建。所以非核心线程只是暂时在这里做些杂事。直到它空闲，然后自行关闭。线程池为我们提供了两个钩子（beforeExecute，afterExecute）。我们继承了线程池，在执行任务前后做了一些事情。线程池原理关键技术：锁（lock,cas）、阻塞队列、hashSet（资源池）***希望对大家理解线程池有所帮助。***，留下一个思考问题，为什么线程池的底层数据接口是用HashSet实现的？本文由作者投稿，原作者“临湾村龙猫”，霍利斯做了一些补充、调整和修改。【本文为专栏作家霍利斯原创文章，作者微信公众号Hollis（ID：hollishuang）】点此阅读更多本作者好文
