前面讲的同步并发工具有些比较简单，所以篇幅也比较短，今天要讲的线程池非常重要，所以会是一个大章哦。已经预见留言区如下：

“太长不看...”
“看到ThreadPoolExecutor构造已睡着”
“精力饱满而来，昏昏欲睡而去...”

学习的确需要投入精力，尤其涉及到一些细节，对别人能做到不明觉厉，为何不自己一览山上风景呢？

一、何为线程池

如果你接触过对线池，比如数据库连接池，他们要解决的问题是：对象的启动耗费资源比较多，最好能做到只启动一次，然后重复使用。我们平常用到static final去修饰常量，也是这个意思。
对于线程来说，启动线程相对来说耗费时间会久一点，而且线程开太多，又会耗费内存，导致GC压力，所以我们需要有控制和管理的手段。
线程池顾名思义就是一个池子，使用了它之后，创建线程变成了从池子获得线程；关闭线程变成了把线程归还给池子。

二、先来讲讲Executors与ExecutorService

JDK中自然提供了一套线程池的实现，就是ThreadPoolExecutor。
为了更简单的使用ThreadPoolExecutor，JDK提供了线程池工厂类Executors，我们来看看他都与那些工厂方法：

• newFixedThreadPool(int nThreads) 构建一个拥有固定线程数量的线程池
• newSingleThreadExecutor() 构建一个只拥有一个线程的线程池
• newCachedThreadPool() 构建一个弹性的线程池，需要多少就有多少
• newSingleThreadScheduledExecutor() 构建一个只拥有一个线程的计划任务线程池
• newScheduledThreadPool(int corePoolSize) 构建一个弹性的计划任务线程池

我们先来看一个例子：

        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future<Integer> future = executorService.submit(()->{return 12;});
        System.out.println(future.get());
        executorService.shutdown();

我们看到了几个新的类，Executors的工厂类方法会返回一个ExecutorService，实际上他是ThreadPoolExecutor的父接口。
ExecutorService提供了submit()方法，把一个Runnable或Callback提交到线程池去执行，这里的入参是Callback，Callback是一个回调接口，没有入参但有返回值。submit()方法提交了一个任务之后，会返回一个Future用来表示异步计算的结果，这里也就是获得Callback所返回的结果。
那么如果submit()入参是Runnable呢，这样的话Future一般只会获取到null。
ExecutorService是继承自Executor接口，有时你不需要用Future来获取异步计算的结果，只是想从线程池取出线程来执行一些任务，那么可以：

        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        executorService.execute(()->{});
        executorService.shutdown();

需要注意的是线程池创建之后是不会自动关闭的，需要手动调用shutdown()方法，ExecutorService还有一个shutdownNow()方法，表示立即结束，而不是在所有线程工作完成后优雅的结束。

1、ScheduledExecutorService

在上面我们看到Executors的工厂方法中有两个会返回ScheduledExecutorService，分别是newSingleThreadScheduledExecutor()和newScheduledThreadPool(int corePoolSize)，这个跟计划任务有关了，类似Linux的at命令。
主要有两个方法来对任务进行周期性的调度：

• scheduleAtFixedRate() 以上个任务的执行时间为起点，之后的period时间，调度下一次任务
• scheduleWithFixedDelay() 以上个任务的结束时间为起点，经过delay时间进行任务调度

三、重头戏之ThreadPoolExecutor

Executors的工厂方法比较合适初学者使用，简单直接。如果你想做一个高玩，那么就不得不去探索一下核心线程池的内部实现了。
来看一下Executor的newFixedThreadPool()方法：

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

会发现他其实是返回了一个ThreadPoolExecutor对象，可以确定ThreadPoolExecutor就是线程池的实现类了，那ThreadPoolExecutor构造函数的这几个参数都是什么意思呢？ 看一下ThreadPoolExecutor最丰富的构造，其他构造都是调用这个的：

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) 

我们一个个来分析一下，会发现他的完善和强大：

• int corePoolSize 指定了线程池核心（最少）线程数量
• int maximumPoolSize 指定了线程池最大线程数量
• long keepAliveTime 指定了线程存活时间，也就是当有线程被归还的时候，他的存活时间，毕竟线程一直运行着也是耗费资源
• TimeUnit unit 线程存活时间单位
• BlockingQueue<Runnable> workQueue 任务队列，保存被提交但未被执行的任务。如果线程池已满且所有线程都在执行任务，那么后来提交的任务就会暂时保存在这个队列中
• ThreadFactory threadFactory 创建线程时用到的线程工厂类
• RejectedExecutionHandler handler 拒绝策略。当任务队列workQueue也满了的时候，再有任务提交到线程池，要通过什么把他拒绝掉

一下看到这么多，还是挺吓人的。其实前面几个参数还比较通俗易懂，比较难理解的在于后三个参数，我们来一一拆解一下。

1、workQueue

如果对BlockingQueue不熟悉，请参考https://my.oschina.net/lizaizhong/blog/1840206。
这个workQueue有以下几种选择：

• SynchronousQueue 这是一个比较特殊的队列，本身没有容量，来一个就得消费一个。可以看到Executors.newCachedThreadPool()就是使用的这个队列，因为newCachedThreadPool()中的maximumPoolSize为无限大
• ArrayBlockingQueue 有界队列
• LinkedBlockingQueue 无界队列
• PriorityBlockingQueue 优先级队列

2、threadFactory

threadFactory顾名思义就是线程工厂。如果我们想对线程池中的线程进行一些自定义配置，那么可以重写ThreadFactory的newThread()方法：

        ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactory() {
            @Override
            public Thread newThread(Runnable r) {
                Thread thread = new Thread(r);
                thread.setName("myThread-"+thread.getId());
                thread.setDaemon(true);
                return thread;
            }
        };

3、rejectedExecutionHandler

当线程池线程都被取出，并且任务队列里的任务也排满的时候，新进入的任务怎么办？只能被拒绝。
JDK提供了四种拒绝策略，分别如下：

• AbortPolicy 该策略直接抛出异常，阻止系统正常工作
• CallerRunsPolicy 只要线程池未关闭，该策略直接在调用者（main）线程中运行当前被丢弃的任务。这种策略容易造成调用者线程的性能急剧下降
• DiscardOldestPolicy 该策略丢弃任务队列中最老（最早）的一个请求，并尝试再次提交当前任务请求
• DiscardPolicy 该策略默默丢弃无法处理的任务

4、扩展线程池

ThreadPoolExecutor的扩展机制类似与拦截器，但并未提供接口方法，而是需要重写这些方法，主要是三个方法：

        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(1, 5, 10, TimeUnit.MINUTES    , new SynchronousQueue<>()) {
            @Override
            protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
                System.out.println("准备执行");
            }

            @Override
            protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
                System.out.println("执行完成");
            }

            @Override
            protected void terminated() {
                System.out.println("线程池退出");
            }
        };

四、不要使用Executors（What？）

如果仔细查看一下Executors的几个工厂方法，例如newSingleThreadExecutor():

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

会发现他返回的线程池，请求任务队列是一个无界队列，那么这样容易出现什么问题呢？想必你已经想到了，容易出现任务大量堆积，导致OOM。
其他的工厂方法也存在这个问题，总结起来就是：

• fixedThreadPool和singleThreadPool请求任务队列为无界队列，容易OOM
• cachedThreadPool和scheduledThreadPool创建线程的数量为Integer.MAX_VALUE，容易OOM

Executors的这个问题，在大型项目中尤其需要注意。所以根据前辈们的血泪史，我们得到的宝贵经验就是：不要使用Executors获得线程池，最好选择自己来构建。

五、submit提交任务无异常的问题

如果你用线程池提交了一个Runnable任务，例如：

        executor.submit(()->{System.out.println(1/0);});

结果是不会输出任何东西，即使Runnable任务重抛出了异常。为啥会出现这种情况呢？感兴趣的同学可以自己研究下源码，主要涉及的类有FutureTask和RunnableAdapter，主要看FutureTask的run()方法即可了解原因。
不抛异常可是非常危险，为了解决这个问题，建议像线程池提交Runnable类型的任务使用execute()方法比较好！