Java多线程知识汇总（三）_java invokeall-优快云博客

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一、线程池 ThreadPoolExecutor

首先，我们为什么需要线程池？
让我们先来了解下什么是 对象池 技术。某些对象（比如线程，数据库连接等），它们创建的代价是非常大的 —— 相比于一般对象，它们创建消耗的时间和内存都很大（而且这些对象销毁的代价比一般对象也大）。所以，如果我们维护一个池，每次使用完这些对象之后，并不销毁它，而是将其放入池中，下次需要使用时就直接从池中取出，便可以避免这些对象的重复创建；同时，我们可以固定 池的大小，比如设置池的大小为 N —— 即池中只保留 N 个这类对象 —— 当池中的 N 个对象都在使用中的时候，为超出数量的请求设置一种策略，比如 排队等候 或者 直接拒绝请求 等，从而避免频繁的创建此类对象。
线程池 即对象池的一种（池中的对象为线程 Thread），类似的还有 数据库连接池（池中对象为数据库连接 Connection）。合理利用线程池能够带来三个好处（参考本节末的 References[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时造成的时间和内存上的消耗；
提升响应速度，当任务到达时，直接使用线程池中的线程来运行任务，使得任务可以不需要等到线程创建就能立即执行；
提高线程的可管理性，线程是开销很大的对象，如果无限制的创建线程，不仅会快速消耗系统资源，还会降低系统的稳定性；而使用线程池可以对线程进行统一的分配和调控。

本文只介绍 Java 中线程池的基本使用，不会过多的涉及到线程池的原理。如果有兴趣的读者需要深入理解线程池的实现原理，可以参考文末的 References。

JDK 中线程池的基础架构如下：

执行器 Executor 是顶级接口，只包含了一个 execute 方法，用来执行一个 Runnable 任务：

执行器服务 ExecutorService 接口继承了 Executor 接口，ExecutorService 是所有线程池的基础接口，它定义了 JDK 中线程池应该实现的基本方法：

线程池执行器 ThreadPoolExecutor 是基础线程池的核心实现，并且可以通过定制 ThreadPoolExecutor 的构造参数或者继承 ThreadPoolExecutor，实现自己的线程池；

ScheduledThreadPoolExecutor 继承自 ThreadPoolExecutor，是能执行周期性任务或定时任务的线程池；

ForkJoinPool 是 JDK1.7 时添加的类，作为对 Fork/Join 型线程池的实现。

本文只介绍 ThreadPoolExecutor 线程池的使用，ScheduledThreadPoolExecutor 和 ForkJoinPool 会在之后的文章中介绍。

查看 ThreadPoolExecutor 的源码可知，在 ThreadPoolExecutor 的内部，将每个池中的线程包装为了一个 Worker：

然后在 ThreadPoolExecutor 中定义了一个 HashSet<Worker>，作为 “池”：

设置一个合适的线程池（即自定义 ThreadPoolExecutor）是比较麻烦的，因此 JDK 通过 Executors 这个工厂类为我们提供了一些预先定义好的线程池：

1、固定大小的线程池

创建一个包含 nThreads 个工作线程的线程池，这 nThreads 个线程共享一个无界队列（即不限制大小的队列）；当新任务提交到线程池时，如果当前没有空闲线程，那么任务将放入队列中进行等待，直到有空闲的线程来从队列中取出该任务并运行。

（通过 Runtime.getRuntime().availableProcessors() 可以获得当前机器可用的处理器个数，对于计算密集型的任务，固定大小的线程池的 nThreads 设置为这个值时，一般能获得最大的 CPU 使用率）

2、单线程线程池

创建一个只包含一个工作线程的线程池，它的功能可以简单的理解为即 newFixedThreadPool 方法传入参数为 1 的情况。但是与 newFixedThreadPool(1) 不同的是，如果线程池中这个唯一的线程意外终止，线程池会创建一个新线程继续执行之后的任务。

3、可缓存线程的线程池

创建一个可缓存线程的线程池。当新任务提交到线程池时，如果当前线程池中有空闲线程可用，则使用空闲线程来运行任务，否则新建一个线程来运行该任务，并将该线程添加到线程池中；而且该线程池会终止并移除那些超过 60 秒未被使用的空闲线程。所以这个线程池表现得就像缓存，缓存的资源为线程，缓存的超时时间为 60 秒。根据 JDK 的文档，当任务的运行时间都较短的时候，该线程池有利于提高性能。

我们看到每个构造线程池的工厂方法都有一个带 ThreadFactory 的重载形式。ThreadFactory 即线程池用来新建线程的工厂，每次线程池需要新建一个线程时，调用的就是这个 ThreadFactory<