我们一起聊聊并发编程：线程池

一、线程池的实现原理

下图所示为线程池的实现原理：调用方不断地向线程池中提交任务；线程池中有一组线程，不断地 从队列中取任务，这是一个典型的生产者—消费者模型。

要实现这样一个线程池，有几个问题需要考虑：

1. 队列设置多长？如果是无界的，调用方不断地往队列中放任务，可能导致内存耗尽。如果是有 界的，当队列满了之后，调用方如何处理？

2. 线程池中的线程个数是固定的，还是动态变化的？

3. 每次提交新任务，是放入队列？还是开新线程？

4. 当没有任务的时候，线程是睡眠一小段时间？还是进入阻塞？如果进入阻塞，如何唤醒？

针对问题4，有3种做法：

1. 不使用阻塞队列，只使用一般的线程安全的队列，也无阻塞/唤醒机制。当队列为空时，线程 池中的线程只能睡眠一会儿，然后醒来去看队列中有没有新任务到来，如此不断轮询。

2. 不使用阻塞队列，但在队列外部、线程池内部实现了阻塞/唤醒机制。

3. 使用阻塞队列。

很显然，做法3最完善，既避免了线程池内部自己实现阻塞/唤醒机制的麻烦，也避免了做法1的睡 眠/轮询带来的资源消耗和延迟。正因为如此，接下来要讲的
ThreadPoolExector/ScheduledThreadPoolExecutor都是基于阻塞队列来实现的，而不是一般的队列， 至此，各式各样的阻塞队列就要派上用场了

二、线程池的类继承体系

在这里，有两个核心的类： ThreadPoolExector 和
ScheduledThreadPoolExecutor ，后者不仅 可以执行某个任务，还可以周期性地执行任务。

向线程池中提交的每个任务，都必须实现 Runnable 接口，通过最上面的 Executor 接口中的 execute(Runnable command) 向线程池提交任务。

然后，在ExecutorService 中，定义了线程池的关闭接口 shutdown() ，还定义了可以有返回值 的任务，也就是 Callable ，后面会详细介绍。

三、ThreadPoolExecutor

1、核心数据结构

基于线程池的实现原理，下面看一下ThreadPoolExector的核心数据结构。

每一个线程是一个Worker对象。Worker是ThreadPoolExector的内部类，核心数据结构如下：

由定义会发现，Worker继承于AQS，也就是说Worker本身就是一把锁。这把锁有什么用处呢？用于线程池的关闭、线程执行任务的过程中。

2、核心配置参数解释

ThreadPoolExecutor在其构造方法中提供了几个核心配置参数，来配置不同策略的线程池。

上面的各个参数，解释如下：

1. corePoolSize：在线程池中始终维护的线程个数。

2. maxPoolSize：在corePooSize已满、队列也满的情况下，扩充线程至此值。

3. keepAliveTime/TimeUnit：maxPoolSize 中的空闲线程，销毁所需要的时间，总线程数收缩 回corePoolSize。

4. blockingQueue：线程池所用的队列类型。

5. threadFactory：线程创建工厂，可以自定义，有默认值
Executors.defaultThreadFactory()

6. RejectedExecutionHandler：corePoolSize已满，队列已满，maxPoolSize 已满，最后的拒 绝策略。

下面来看这6个配置参数在任务的提交过程中是怎么运作的。在每次往线程池中提交任务的时候，有 如下的处理流程：

步骤一：判断当前线程数是否大于或等于corePoolSize。如果小于，则新建线程执行；如果大于， 则进入步骤二。

步骤二：判断队列是否已满。如未满，则放入；如已满，则进入步骤三。

步骤三：判断当前线程数是否大于或等于maxPoolSize。如果小于，则新建线程执行；如果大于， 则进入步骤四。

步骤四：根据拒绝策略，拒绝任务。

总结一下：首先判断corePoolSize，其次判断blockingQueue是否已满，接着判断maxPoolSize， 最后使用拒绝策略。 很显然，基于这种流程，如果队列是无界的，将永远没有机会走到步骤三，也即maxPoolSize没有 使用，也一定不会走到步骤四。