线程池全面解析：从核心原理到实战配置（含源码分析）

最新推荐文章于 2025-11-24 08:48:20 发布

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#java #自定义线程池 #AQS #源码解析

在 Java 并发编程中，线程池是管理线程生命周期、提高资源利用率的核心组件。无论是Executors提供的默认实现，还是自定义线程池，其设计都围绕 “高效复用线程、控制并发强度” 展开。本文将从线程池的核心参数入手，结合源码深入解析工作原理，结合不同业务场景提供配置与优化方案，帮助开发者避开线程池使用中的常见陷阱。

一、线程池的核心参数：构建线程池的基石

线程池的行为由其核心参数共同决定，ThreadPoolExecutor的构造方法完整定义了这些参数，理解它们是掌握线程池的第一步。

1.1 核心参数详解

ThreadPoolExecutor的核心构造方法如下：

public ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,                  // 核心线程数
    int maximumPoolSize,               // 最大线程数
    long keepAliveTime,                // 非核心线程空闲存活时间
    TimeUnit unit,                     // 存活时间单位
    BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 任务阻塞队列
    ThreadFactory threadFactory,       // 线程工厂
    RejectedExecutionHandler handler   // 拒绝策略
) { ... }

各参数的核心作用：

corePoolSize（核心线程数）

线程池长期维持的线程数量（即使线程空闲）。当新任务提交时，若核心线程未满，会创建新线程执行任务；若核心线程已满，任务会进入阻塞队列。

例：核心线程数为 5 的线程池，初始会创建 5 个线程，即使它们空闲也不会销毁（除非设置allowCoreThreadTimeOut）。

maximumPoolSize（最大线程数）

线程池允许创建的最大线程数，是核心线程数与非核心线程数的总和。当阻塞队列满且核心线程都在工作时，会创建非核心线程执行任务，直至达到该上限。

注意：仅当阻塞队列满时，非核心线程才会被创建。

keepAliveTime + unit（空闲存活时间）

非核心线程空闲后的最大存活时间。超过该时间，非核心线程会被销毁以释放资源。若通过allowCoreThreadTimeOut(true)设置，核心线程也会遵守该规则。

workQueue（任务阻塞队列）

用于存放等待执行的任务的阻塞队列，常用实现包括：

threadFactory（线程工厂）

ArrayBlockingQueue：基于数组的有界队列，需指定容量，超出则触发非核心线程创建；
LinkedBlockingQueue：基于链表的队列，默认无界（容量为Integer.MAX_VALUE），可能导致 OOM；
SynchronousQueue：不存储任务的同步队列，提交的任务需立即被线程执行，否则创建新线程（直至最大线程数）；
PriorityBlockingQueue：按优先级排序的无界队列，任务执行顺序由优先级决定

用于创建线程的工厂，可自定义线程名称、优先级、是否为守护线程等。默认实现为Executors.defaultThreadFactory()，创建的线程均为非守护线程，名称格式为pool-%d-thread-%d。

handler（拒绝策略）

当线程池、阻塞队列均满时，对新提交任务的处理策略，JDK 默认提供 4 种：

AbortPolicy：直接抛出RejectedExecutionException（默认策略）；
CallerRunsPolicy：由提交任务的线程（调用者）自行执行任务；
DiscardPolicy：默默丢弃新任务，不抛异常；
DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中最旧的任务，再尝试提交新任务。

1.2 参数间的联动关系

核心参数并非孤立存在，而是通过 “任务提交→线程创建→队列存储→拒绝处理” 的流程协同工作：

新任务提交时，若核心线程数未满，直接创建核心线程执行；
核心线程满时，任务进入阻塞队列等待；
队列满时，若当前线程数未达最大线程数，创建非核心线程执行；
线程数达最大线程数且队列满时，触发拒绝策略。

示例：核心线程数 = 2，最大线程数 = 5，队列容量 = 3。当提交第 1-2 个任务时，创建核心线程；第 3-5 个任务进入队列；第 6-8 个任务触发非核心线程创建（共 5 个线程）；第 9 个任务因线程和队列均满，触发拒绝策略。

二、线程池的工作原理：任务的生命周期管理（含源码分析）

线程池的本质是 “线程复用 + 任务调度” 的容器，其工作流程可分为任务提交、线程管理、任务执行三个阶段。

2.1 任务提交与执行流程（源码剖析）

（1）execute () 方法：任务提交的入口

execute(Runnable command)是提交任务的核心方法，其源码逻辑如下：

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    // ctl是原子变量，低29位表示线程数，高3位表示线程池状态
    int c = ctl.get();
    
    // 步骤1：当前线程数 < 核心线程数 → 创建核心线程执行任务
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true)) // 第二个参数true表示创建核心线程
            return;
        c = ctl.get(); // 若创建失败，重新获取ctl
    }
    
    // 步骤2：线程池处于RUNNING状态，且任务成功加入队列
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
        // 二次检查：若线程池已非RUNNING状态，移除任务并执行拒绝策略
        if (!isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        // 若线程数为0，创建非核心线程（避免队列有任务但无线程执行）
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
    }
    
    // 步骤3：队列已满，尝试创建非核心线程 → 失败则执行拒绝策略
    else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}

核心逻辑拆解：