线程池探索之基础篇

一、使用线程池的好处
二、线程池的内部实现
三、线程池的工厂类

一、使用线程池的好处：

1）重用线程，避免系统频繁地创建和销毁线程

2）任务过多时，通过排队避免创建过多线程，减少系统资源的消耗

阿里开发手册中规定：线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显式创建线程。

二、线程池的内部实现：

JDK中线程池的实现类是ThreadPoolExecutor，先来看看其最重要的构造方法：

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

ThreadPoolExecutor类核心方法execute如下：

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();

    int c = ctl.get();
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true))
            return;
        c = ctl.get();
    }
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
    }
    else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}

ThreadPoolExecutor类的任务调度逻辑如下图：

核心代码为：

三、线程池的工厂类：

ThreadPoolExecutor类来自JDK提供的一套Executor框架，框架结构图如下：

Executor框架提供了各种类型的线程池，其内部都是通过ThreadPoolExecutor来实现的，主要有以下工厂方法：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
public static ExecutorService newCachedThreadPool()
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor()
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

下面来一一描述上述工厂方法：

newFixedThreadPool()方法返回一个固定线程数量的线程池。源码如下：

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

newSingleThreadExecutor()方法返回一个只有一个线程的线程池。源码如下：

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

newCachedThreadPool()方法返回一个核心线程数为0，最大线程数为Integer.MAX_VALUE的线程池。源码如下：

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

newSingleThreadScheduledExecutor方法返回一个ScheduledExecutorService，线程池大小为1。ScheduledExecutorService是在ExecutorService的基础上增加了定时执行任务的功能。源码如下：

public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
    return new DelegatedScheduledExecutorService
        (new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
}

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

newScheduledThreadPool()方法也返回一个ScheduledExecutorService，但可指定线程池的线程数量。源码如下：

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

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

阿里开发手册中规定：线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，避免资源耗尽的风险。

Executors返回的线程池对象的弊端如下：
1) FixedThreadPool和SingleThreadPool：

允许的请求队列长度为Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致OOM。

2) CachedThreadPool和ScheduledThreadPool：

允许创建的线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致OOM。