1 基本概念

• 線程池，就是一個(gè)線程的池子，里面有若干線程，它們的目的就是執(zhí)行提交給線程池的任務(wù)，執(zhí)行完一個(gè)任務(wù)后不會退出，而是繼續(xù)等待或執(zhí)行新任務(wù)。
• 線程池主要由兩個(gè)概念組成，一個(gè)是任務(wù)隊(duì)列，另一個(gè)是工作者線程，工作者線程主體就是一個(gè)循環(huán)，循環(huán)從隊(duì)列中接受任務(wù)并執(zhí)行，任務(wù)隊(duì)列保存待執(zhí)行的任務(wù)。
• 線程池的概念類似于生活中的一些排隊(duì)場景，比如在火車站排隊(duì)購票、在醫(yī)院排隊(duì)掛號、在銀行排隊(duì)辦理業(yè)務(wù)等，一般都由若干個(gè)窗口提供服務(wù)，這些服務(wù)窗口類似于工作者線程，而隊(duì)列的概念是類似排隊(duì)的隊(duì)伍。

2 線程池的優(yōu)點(diǎn)

• 它可以重用線程，避免線程創(chuàng)建的開銷。
• 在任務(wù)過多時(shí)，通過排隊(duì)避免創(chuàng)建過多線程，減少系統(tǒng)資源消耗和競爭，確保任務(wù)有序完成。

3 理解線程池

3.1 構(gòu)造方法

ThreadPoolExecutor有多個(gè)構(gòu)造方法，都需要一些參數(shù)，主要構(gòu)造方法有：

public ThreadPoolExecutor(
          int corePoolSize,
          int maximumPoolSize,
          long keepAliveTime,
          TimeUnit unit,
          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
          RejectedExecutionHandler handler) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, 
keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), handler);
}                    

3.2 線程池大小

線程池的大小主要與四個(gè)參數(shù)有關(guān)：

• corePoolSize：表示線程池中的核心線程個(gè)數(shù)，但并不是一開始就創(chuàng)建這么多線程，剛創(chuàng)建一個(gè)線程池后，不會預(yù)先創(chuàng)建核心線程，只有當(dāng)有任務(wù)時(shí)才會創(chuàng)建；而且核心線程不會因?yàn)榭臻e而被終止，keepAliveTime參數(shù)不適用于它。

• maximumPoolSize：表示線程池中的最多線程數(shù)，線程的個(gè)數(shù)會動態(tài)變化，但這是最大值，不管有多少任務(wù)，都不會創(chuàng)建比這個(gè)值大的線程個(gè)數(shù)。

• keepAliveTime：表示當(dāng)線程池中的線程個(gè)數(shù)大于corePoolSize時(shí)，額外空閑線程的存活時(shí)間。也就是說，一個(gè)非核心線程，在空閑等待新任務(wù)時(shí)，會有一個(gè)最長等待時(shí)間，即keepAliveTime，如果到了時(shí)間還是沒有新任務(wù)，就會被終止。如果該值為0，表示所有線程都不會超時(shí)終止。

• unit：是keepAliveTime參數(shù)的時(shí)間單位，參數(shù)為TimeUnit的枚舉，常見的有TimeUnit.MILLISECONDS(毫秒)、TimeUnit.SECOND(秒) 等。

• 一般情況下，有新任務(wù)到來的時(shí)候，如果當(dāng)前線程個(gè)數(shù)小于corePoolSize，就會直接創(chuàng)建一個(gè)新線程來執(zhí)行該任務(wù)，即使其他線程現(xiàn)在也是空閑的，也會創(chuàng)建新線程。

• 如果當(dāng)前線程個(gè)數(shù)大于等于corePoolSize，那就不會立即創(chuàng)建新線程了，它會先嘗試請求加入隊(duì)列，它是"嘗試"入隊(duì)，而不是"阻塞等待"入隊(duì)。

• 如果隊(duì)列滿了或其他原因不能立即入隊(duì)，它就不會入隊(duì)，而是檢查線程個(gè)數(shù)是否達(dá)到了maximumPoolSize，如果沒有，就會繼續(xù)創(chuàng)建線程，直到線程數(shù)達(dá)到maximumPoolSize。否則任務(wù)將被拒絕。

3.3 隊(duì)列

ThreadPoolExecutor要求的隊(duì)列類型是阻塞隊(duì)列BlockingQueue，它們都可以用作線程池的隊(duì)列，比如：

• LinkedBlockingQueue：基于鏈表的阻塞隊(duì)列，可以指定最大長度，但默認(rèn)是無界的。如果用的是無界隊(duì)列，創(chuàng)建的線程就不會超過 corePoolSize，到達(dá)corePoolSize后，新的任務(wù)總會排隊(duì)，參數(shù)maximumPoolSize也就沒有意義了。
• ArrayBlockingQueue：基于數(shù)組的有界阻塞隊(duì)列，有助于防止資源耗盡。
• PriorityBlockingQueue：基于堆的無界阻塞優(yōu)先級隊(duì)列。
• SynchronousQueue：直接提交。沒有實(shí)際存儲空間的同步阻塞隊(duì)列，當(dāng)嘗試排隊(duì)時(shí)，只有正好有空閑線程在等待接受任務(wù)時(shí)，則其中一個(gè)空閑線程接受該任務(wù)；否則總是會創(chuàng)建新線程，直到達(dá)到maximumPoolSize。

3.4 任務(wù)拒絕策略

如果隊(duì)列有界，且maximumPoolSize有限，則當(dāng)隊(duì)列排滿，線程個(gè)數(shù)也達(dá)到了maximumPoolSize，這時(shí)新任務(wù)來了，如何處理呢？此時(shí)，會觸發(fā)線程池的任務(wù)拒絕策略。需要強(qiáng)調(diào)下，拒絕策略只有在隊(duì)列有界，且maximumPoolSize有限的情況下才會觸發(fā)。
　　默認(rèn)情況下，提交任務(wù)的方法如execute/submit/invokeAll等會拋出異常，類型為RejectedExecutionException。不過，拒絕策略是可以自定義的，ThreadPoolExecutor實(shí)現(xiàn)了四種處理方式：

• ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：這就是默認(rèn)的方式，拋出異常。
• ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：靜默處理，忽略新任務(wù)，不拋異常，也不執(zhí)行。
• ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：將等待時(shí)間最長的任務(wù)扔掉，然后自己排隊(duì)。
• ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：在任務(wù)提交者線程中執(zhí)行任務(wù)，而不是交給線程池中的線程執(zhí)行。

4 線程池的類型及區(qū)別

類Executors提供了一些靜態(tài)工廠方法，可以方便的創(chuàng)建一些預(yù)配置的線程池，主要方法有：

（1） newSingleThreadExecutor：只有一個(gè)核心線程，確保所有任務(wù)都在同一線程中按順序完成。因此適用于需要確保所有任務(wù)被順序執(zhí)行的場合。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new ThreadPoolExecutor(1, 1,
          0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
          new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

只使用一個(gè)線程，使用無界隊(duì)列LinkedBlockingQueue，線程創(chuàng)建后不會超時(shí)終止，該線程順序執(zhí)行所有任務(wù)。

（2）newFixedThreadPool：線程固定，且不會被回收，能夠更快的響應(yīng)外界請求。比較適合在系統(tǒng)負(fù)載高下，通過隊(duì)列對新任務(wù)排隊(duì)，保證有足夠的資源處理實(shí)際的任務(wù)。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(
         nThreads, nThreads,
         0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
         new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

使用固定數(shù)目的n個(gè)線程，使用無界隊(duì)列LinkedBlockingQueue，線程創(chuàng)建后不會超時(shí)終止。和newSingleThreadExecutor一樣，由于是無界隊(duì)列，如果排隊(duì)任務(wù)過多，可能會消耗非常大的內(nèi)存。

（3）newCachedThreadPool：核心線程為0，非核心線程數(shù)量相當(dāng)于無限大，任何任務(wù)都會被立即執(zhí)行。比較適合在系統(tǒng)負(fù)載不太高下，執(zhí)行大量的執(zhí)行時(shí)間比較短的任務(wù)。

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(
          0, Integer.MAX_VALUE,
          60L, TimeUnit.SECONDS,
          new SynchronousQueue<Runnable>());
}

它的corePoolSize為0，maximumPoolSize為Integer.MAX_VALUE，keepAliveTime是60秒，隊(duì)列為SynchronousQueue。含義是，當(dāng)新任務(wù)到來時(shí)，如果正好有空閑線程在等待任務(wù)，則其中一個(gè)空閑線程接受該任務(wù)，否則就總是創(chuàng)建一個(gè)新線程，創(chuàng)建的總線程個(gè)數(shù)不受限制。對任一空閑線程，如果60秒內(nèi)沒有新任務(wù)，就終止。

（4） ScheduledThreadPool：核心線程數(shù)量固定，非核心線程數(shù)量不定的線程池。適合執(zhí)行定時(shí)任務(wù)或者具有周期性的重復(fù)任務(wù)。

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
          DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, 
          MILLISECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}

ScheduledThreadPool的核心線程數(shù)量是固定的，由傳入的corePoolSize參數(shù)決定，非核心線程數(shù)量可以無限大。非核心線程閑置回收的超時(shí)時(shí)間為10秒（ DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS的值為10L）。

5 阿里Android手冊的強(qiáng)制要求

線程池不允許使用 Executors 去創(chuàng)建，而是通過 ThreadPoolExecutor 的方
式，這樣的處理方式讓寫的同學(xué)更加明確線程池的運(yùn)行規(guī)則，規(guī)避資源耗盡的風(fēng)險(xiǎn)。Executors 返回的線程池對象的弊端如下：

• FixedThreadPool和SingleThreadPool ： 允 許 的 請 求 隊(duì) 列 長 度 為
  Integer.MAX_VALUE，可能會堆積大量的請求，從而導(dǎo)致OOM；
• CachedThreadPool和ScheduledThreadPool ： 允 許 的 創(chuàng) 建 線 程 數(shù) 量 為
  Integer.MAX_VALUE，可能會創(chuàng)建大量的線程，從而導(dǎo)致OOM。

//正例
//返回可用處理器的Java虛擬機(jī)的數(shù)量
int NUMBER_OF_CORES = 
Runtime.getRuntime().availableProcessors();
int KEEP_ALIVE_TIME = 1;
TimeUnit KEEP_ALIVE_TIME_UNIT = TimeUnit.SECONDS;
BlockingQueue<Runnable> taskQueue = new 
LinkedBlockingQueue<Runnable>();

ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
    NUMBER_OF_CORES, 
    NUMBER_OF_CORES*2,                                                               
    KEEP_ALIVE_TIME, 
    KEEP_ALIVE_TIME_UNIT,                                           
    taskQueue, 
    new BackgroundThreadFactory(), 
    new DefaultRejectedExecutionHandler());

//反例
ExecutorService cachedThreadPool = 
Executors.newCachedThreadPool();

6 總結(jié)

ThreadPoolExecutor實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式，工作者線程就是消費(fèi)者，任務(wù)提交者就是生產(chǎn)者，線程池自己維護(hù)任務(wù)隊(duì)列。當(dāng)我們碰到類似生產(chǎn)者/消費(fèi)者問題時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先考慮直接使用線程池，而非重新發(fā)明輪子，自己管理和維護(hù)消費(fèi)者線程及任務(wù)隊(duì)列。

7 參考鏈接

計(jì)算機(jī)程序的思維邏輯 (78) - 線程池

Android 線程池的類型、區(qū)別以及為何要用線程池

阿里Anddroid開發(fā)手冊