线程池？面试？看这篇就够了！

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前言

在实际工作中，线程是一个我们经常要打交道的角色，它可以帮我们灵活利用资源，提升程序运行效率。但是我们今天不是探讨线程！我们今天来聊聊另一个与线程息息相关的角色：线程池.本篇文章的目的就是全方位的解析线程池的作用，以及jdk中的接口，实现以及原理，另外对于某些重要概念，将从源码的角度探讨。
tip：本文较长，建议先码后看。

线程池介绍

首先我们看一段创建线程并且运行的常用代码：

for (int i = 0; i < 100; i++) {
   
    new Thread(() -> {
   
        System.out.println("run thread->" + Thread.currentThread().getName());
        //to do something, send email, message, io operator, network...
    }).start();
}

上面的代码很容易理解，我们为了异步，或者效率考虑，将某些耗时操作放入一个新线程去运行，但是这样的代码却存在这样的问题：

1. 创建销毁线程资源消耗； 我们使用线程的目的本是出于效率考虑，可以为了创建这些线程却消耗了额外的时间，资源，对于线程的销毁同样需要系统资源。
2. cpu资源有限，上述代码创建线程过多，造成有的任务不能即时完成，响应时间过长。
3. 线程无法管理，无节制地创建线程对于有限的资源来说似乎成了“得不偿失”的一种作用。
   手动创建执行线程存在以上问题，而线程池就是用来解决这些问题的。怎么解决呢？我们可以先粗略的定义一下线程池：

线程池是一组已经创建好的，一直在等待任务执行的线程的集合。

因为线程池中线程是已经创建好的，所以对于任务的执行不会消耗掉额外的资源，线程池中线程个数由我们自定义添加，可相对于资源，资源任务做出调整，对于某些任务，如果线程池尚未执行，可手动取消，线程任务变得能够管理！
所以，线程池的作用如下：

1. 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
2. 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
3. 提高线程的可管理性。

jdk线程池详解

上面我们已经知道了线程池的作用，而对于这样一个好用，重要的工具，jdk当然已经为我们提供了实现，这也是本篇文章的重点。
在jdk中，关于线程池的接口，类都定义在juc（java.util.concurrent）包中，这是jdk专门为我们提供用于并发编程的包，当然，本篇文章我们只介绍与线程池有关的接口和类，首先我们看下重点要学习的接口和类：

如图所示，我们将一一讲解这6个类的作用并且分析。

Executor

首先我们需要了解就是Executor接口，它有一个方法，定义如下：

Executor自jdk1.5引入，这个接口只有一个方法execute声明，它的作用以及定义如下：接收一个任务（Runnable）并且执行。注意：同步执行还是异步执行均可！
由它的定义我们就知道，它是一个线程池最基本的作用。但是在实际使用中，我们常常使用的是另外一个功能更多的子类ExecutorService。

ExecutorService

这个接口继承自Executor，它的方法定义就丰富多了，可以关闭，提交Future任务，批量提交任务，获取执行结果等，我们一一讲解下每个方法作用声明：

1. void shutdown(): “优雅地”关闭线程池，为什么是“优雅地”呢？因为这个线程池在关闭前会先等待线程池中已经有的任务执行完成，一般会配合方法awaitTermination一起使用，调用该方法后，线程池中不能再加入新的任务。
2. List<Runnable> shutdownNow();: “尝试”终止正在执行的线程，返回在正在等待的任务列表，调用这个方法后，会调用正在执行线程的interrupt（）方法，所以如果正在执行的线程如果调用了sleep，join，await等方法，会抛出InterruptedException异常。
3. boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit): 该方法是一个阻塞方法，参数分别为时间和时间单位。这个方法一般配合上面两个方法之后调用。如果先调用shutdown方法，所有任务执行完成返回true，超时返回false，如果先调用的是shutdownNow方法，正在执行的任务全部完成true，超时返回false。
4. boolean isTerminated();： 调用方法1或者2后，如果所有人物全部执行完毕则返回true，也就是说，就算所有任务执行完毕，但是不是先调用1或者2，也会返回false。
5. <T> Future<T> submit(Callable<T> task);: 提交一个能够返回结果的Callable任务，返回任务结果抽象对象是Future，调用Future.get()方法可以阻塞等待获取执行结果，例如：
   result = exec.submit(aCallable).get();，提交一个任务并且一直阻塞知道该任务执行完成获取到返回结果。
6. <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);： 提交一个Runnable任务，执行成功后调用Future.get()方法返回的是result（这是什么骚操作？）。
7. Future<?> submit(Runnable task);：和6不同的是调用Future.get（）方法返回的是null（这又是什么操作？）。
8. <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks): 提交一组任务，并且返回每个任务执行结果的抽象对象List<Future<T>>，Future作用同上，值得注意的是：
   当调用其中任一Future.isDone()(判断任务是否完成，正常，异常终止都算）方法时，必须等到所有任务都完成时才返回true，简单说：全部任务完成才算完成。
9. <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit): 同方法8，多了一个时间参数，不同的是：如果超时，Future.isDone()同样返回true。
10. <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)：这个看名字和上面对比就容易理解了，返回第一个正常完成的任务地执行结果，后面没有完成的任务将被取消。
11. <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit)：同10相比，多了一个超时参数。不同的是：在超时时间内，一个任务都没有完成，将抛出TimeoutException。
    到现在，我们已经知道了一个线程池基本的所有方法，知道了每个方法的作用，接下来我们就来看看具体实现，首先我们研究下ExecutorService的具体实现抽象类：AbstractExecutorService。

AbstractExecutorService

AbstractExecutorService是一个抽象类，继承自ExecutorService，它实现了ExecutorService接口的submit, invokeAll, invokeAny方法，主要用于将ExecutorService的公共实现封装，方便子类更加方便使用，接下来我们看看具体实现：

1. submit方法：

public Future<?> submit(Runnable task) {
   
    if (task == null) throw new NullPointerException();
    RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
    execute(ftask);
    return ftask;
}

protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
   
    return new FutureTask<T>(callable);
}

• 判空
• 利用task构建一个Future的子类RunnableFuture，最后返回
• 执行这个任务（execute方法声明在Executor接口中，所以也是交由子类实现)。
  execute方法交由子类实现了，这里我们主要分析ne