深入源码，深入剖析Java线程池的实现原理其实操作系统的线程在执行，占用着一定的系统资源，如CPU、内存、磁盘、网络等。因此，如何高效地使用这些资源是程序员在编写代码时努力的一个方向。本文要说的线程池是一种优化CPU利用率的手段。线程池，百度百科是这样解释的：线程池是多线程处理的一种形式。在处理过程中，将任务添加到队列中，然后创建线程后自动启动这些任务。线程池线程都是后台线程。每个线程使用默认堆栈大小，以默认优先级运行，并且位于多线程单元中。如果一个线程在托管代码中空闲（比如等待一个事件），线程池将插入另一个工作线程来保持所有处理器忙碌。如果所有的线程池线程一直处于忙碌状态，但队列中有待处理的工作，线程池会在一段时间后创建另一个工作线程，但线程数永远不会超过最大值。超过最大值的线程可以排队，但在其他线程完成之前它们不会启动。线程池其实就是一个维护了很多线程的池。像这样的池化技术还有很多，比如：HttpClient连接池、数据库连接池、内存池等。线程池的优点Java并发编程框架中的线程池是应用最广泛的技术。几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。在开发过程中，合理使用线程池至少可以带来以下四点好处。第一：减少资源消耗。通过复用创建的线程，减少线程创建和销毁带来的消耗；第二：提高响应速度。当任务到达时，可以立即执行任务，无需等待创建线程；第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源。如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性。使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。第四：提供更强大的功能。比如延迟定时线程池；线程池的实现原理当一个任务提交给线程池时，线程池是如何处理这个任务的呢？我们来看看它的主要处理流程。先看下图，后面我们一步步讲解。当用户向线程池提交任务时，线程池是这样执行的：①首先判断核心线程数是否已满，如果没有，则创建线程执行任务；否则，请看下一步②如果线程池中的核心线程数已满，则继续判断任务队列是否已满，如果没有，则将任务放入任务队列；否则，请看下一步③如果任务队列已满，则判断线程池是否已满，如果未满，则创建线程执行该任务；否则，请看下一步；④如果线程池已满，则根据拒绝策略进行相应处理；以上四个步骤其实已经说明了线程池的执行原理。看不懂没关系，我们一步步往下看，上面提到的线程池的专有名词会详细介绍。在我们平时的开发中，线程池的使用基本都是基于ThreadPoolExexutor类，它的继承体系是这样的：image-20210322133058425既然说在使用上都是基于ThreadPoolExexutor，那我们就着重分析这个班级。至于他的构造系统中的其他类或者界面中的属性，我这里就不截图了，完全没有必要。如果实在想看的话，直接打开代码看看就可以了。ThreadPoolExecutor在《阿里巴巴 java 开发手册》中指出线程资源必须通过线程池提供，不允许创建在应用程序中显示的线程。一方面，线程的创建更加规范，可以合理控制线程的开启数量；细节管理交给线程池，优化了资源的开销。原文描述如下：ThreadPoolExecutor类中提供了四个构造函数，但是在他的四个构造函数中，最后会调用同一个构造函数，但是在其他三个构造函数中，如果有些参数不传ThreadPoolExecutor会帮你使用默认参数。那么，我们直接看参数完整的构造函数，彻底分析一下里面的参数。publicclassThreadPoolExecutorextendsAbstractExecutorService{......publicThreadPoolExecutor(intcorePoolSize,intmaximumPoolSize,longkeepAliveTime,TimeUnitunit,BlockingQueueworkQueue,ThreadFactorythreadFactory,RejectedExecutionHandlerhandler){if(corePoolSize<0||maximumPoolSize<=0||maximumPoolSize{System.out.println("ThreadPoolDemo.execute");});submit方法submit()方法用于提交需要返回值的任务Futuresubmit(Runnabletask);线程池会返回一个future类型的对象，通过这个future对象可以判断任务是否是执行成功，可以得到返回值thr未来的get()方法。get()方法会阻塞当前线程等待任务完成，而使用get(longtimeout,TimeUnitunit)方法会阻塞当前线程一段时间，然后立即返回。这个时候，任务可能还没有完成。Futuresubmit=executorService.submit(()->{System.out.println("ThreadPoolDemo.submit");});关闭线程池事实上，如果优雅地关闭线程池是一件令人头疼的事情，启动一个线程很容易，但停止它就没那么容易了。一般来说，大多数程序员使用jdk提供的两种方法来关闭线程池，它们是：shutdown或shutdownNow；通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法关闭线程池。它们的原理是遍历线程池中的工作线程，然后一个一个调用该线程的interrupt方法来中断该线程（PS：interrupt，只是在线程上打个标记，不代表该线程是stopped，如果线程没有响应中断，那么这个标志将没有作用），所以不能响应中断的任务可能永远不会终止。但它们之间存在一些差异。shutdownNow首先将线程池的状态设置为STOP，然后尝试停止所有正在执行或挂起任务的线程，并返回等待执行的任务列表，而shutdown只是将线程池的状态设置为SHUTDOWN状态，然后中断所有未执行任务的线程。每当调用这两种关闭方法中的任何一种时，isShutdown方法都会返回true。当所有任务都关闭时，表示线程池关闭成功，调用isTerminaed方法会返回true。至于调用什么方法关闭线程池，应该根据提交到线程池的任务的特点来决定。通常调用shutdown方法关闭线程池。如果不需要执行任务，可以调用shutdownNow方法。推荐使用安全的shutdownNow关闭线程池。至于更优雅的方式，我会在以后并发编程设计模式中的两阶段终止模式中再详细介绍。合理的参数为什么叫合理的参数，不合理的参数长什么样子？我们在创建线程池的时候，里面的参数怎么设置才能调用的合理呢？其实，这是有一定依据的。我们先看下面的创建方法：ExecutorServiceexecutorService=newThreadPoolExecutor(5,5,5,TimeUnit.SECONDS,newArrayBlockingQueue<>(5),r->{Threadthread=newThread(r);thread.setName("原理解释线程池");returnthread;}??);你觉得合理不合理？我不知道，因为我们没有参考依据。在实际开发中，我们需要根据任务的性质（IO频繁吗？）来决定我们创建的核心线程数，其实从以下几个角度来分析：任务的性质：CPU密集型任务，IO密集型任务和混合型任务；任务的优先级：高、中、低；任务的执行时间：长、中、短；任务的依赖性：是否依赖其他系统资源，如数据库连接；不同性质的任务可以由不同大小的线程池分别处理。分为CPU密集型和IO密集型。CPU密集型任务应该配置尽可能小的线程，比如配置Ncpu+1个线程的线程池。（CPU物理核心数可以通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()获得）IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，所以应该配置尽可能多的线程，比如2*Ncpu。如果一个混合任务可以拆分，那就拆分成一个CPU密集型任务和一个IO密集型任务。只要这两个任务的执行时间相差不大，分解后的吞吐量会比串行任务高。行执行的吞吐量。如果两个任务之间的执行时间相差太大，则不需要分解。可以通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法获取当前设备的CPU数量。可以使用PriorityBlockingQueue处理具有不同优先级的任务。它允许优先级高的任务先执行（注意：如果优先级高的任务一直提交到队列中，那么优先级低的任务可能永远不会执行）不同执行时间的任务可以交给不同大小的线程池来处理进程，或者您可以使用优先级队列让执行时间短的任务首先执行。依赖数据库连接池的任务，因为线程提交SQL后需要等待数据库返回结果。等待时间越长，CPU空闲时间越长，所以线程数应该设置的大一些，这样才能更好的利用CPU。建议使用有界队列。有界队列可以增加系统的稳定性和预警能力，可以根据需要设置大些。OOM的方式是由于提交的任务太多导致的。小结本文主要介绍线程池的实现原理和一些使用技巧。在实际开发中，线程池可以说是略微进阶程序员的必备技能。所以掌握线程池的技术也是重中之重！另外，理解了原理之后，在使用线程池的时候要格外小心。阿里巴巴Java开发手册中提到，禁止使用Executors直接创建线程池，因为可能会导致OOM（OutOfMemory，内存溢出），具体原因及备选参考：threadpoolinJava,doyoureally知道怎么用吗？
