JAVA 线程池常用知识点总结

最新推荐文章于 2025-06-17 11:38:28 发布

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本文深入探讨Java线程池的实现方式、类型及其配置原则，分析线程池内部工作流程，对比execute()与submit()方法，指导如何根据任务特性合理配置线程池。

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java 多线程的实现方式主要有三种

1、extends Thread

2、implements Runnable

3、implements Callable

课程介绍多线程编程https://gitchat.youkuaiyun.com/columnTopic/5a25540ce3a13b7fc5936038

合理利用线程池能够带来三个好处。

第一：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。

第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。

第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。但是要做到合理的利用线程池，必须对其原理了如指掌。

一、传统new线程的弊端

a. 每次new Thread新建对象性能差。
b. 线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，及可能占用过多系统资源导致死机或oom。
c. 缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。
相比new Thread，Java提供的四种线程池的好处在于：
a. 重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。
b. 可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
c. 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

为什么要用线程池:

1.减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。

2.可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

Java里面线程池的顶级接口是Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。

比较重要的几个类：

ExecutorService	真正的线程池接口。
ScheduledExecutorService	能和Timer/TimerTask类似，解决那些需要任务重复执行的问题。
ThreadPoolExecutor	ExecutorService的默认实现。
ScheduledThreadPoolExecutor	继承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口实现，周期性任务调度的类实现。

要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在Executors类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。

二、线程池类型

Executors线程池类提供了以下几种静态方法直接创建线程池，分别为：（JDK1.8 有）

1、newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。（使用 CachedThreadPool 比较耗内存，并发 200+的时候会造成内存溢出）

优点：很灵活，弹性的线程池线程管理，用多少线程给多大的线程池，不用后及时回收，用则新建

缺点：一旦线程无限增长，会导致内存溢出。

不推荐理由：最大线程数无限大。

2、newFixedThreadPool 创建一个指定大小的工作线程池，可控制线程最大并发数

每当提交一个任务就创建一个工作线程，如果工作线程数量达到线程池初始的最大数，则将提交的任务存入到池队列中等待。

优点：创建一个指定工作线程数量的线程池，超出的线程会在队列中等待。

缺点：不支持自定义拒绝策略，大小固定，难以扩展

不推荐理由：虽然线程池中的线程数目是有限且固定的，但是阻塞/等待队列(存储等待执行的线程)的最大长度为Integer.MAX_VALUE。

3、newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，而且支持定时的以及周期性的任务执行。

缺点：任务是单线程方式执行，一旦一个任务失败其他任务也受影响

不推荐理由：线程池中的最大线程数用的Integer.MAX_VALUE。阻塞/等待队列是无界队列。

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}

newScheduledThreadPool 和其他线程池最大的区别是使用的阻塞队列是 DelayedWorkQueue，而且多了两个定时执行的方法scheduleAtFixedRate和scheduleWithFixedDelay

4、newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的Executor，即只创建唯一的工作者线程来执行任务，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。如果这个线程异常结束，会有另一个取代它，保证顺序执行。单工作线程最大的特点是可保证顺序地执行各个任务，并且在任意给定的时间不会有多个线程是活动的。

优点：创建一个单线程的线程池，保证线程的顺序执行

缺点：不适合并发。。不懂为什么这种操作要用线程池。。为什么不直接用队列

不推荐理由：虽然线程池的核心线程数和最大线程数都为1，但是阻塞/等待队列的最大长度为Integer.MAX_VALUE。

5、newWorkStealingPool newWorkStealingPool适合使用在很耗时的操作，但是newWorkStealingPool不是ThreadPoolExecutor的扩展，它是新的线程池类ForkJoinPool的扩展，但是都是在统一的一个Executors类中实现，由于能够合理的使用CPU进行对任务操作（并行操作），所以适合使用在很耗时的任务中。

work-stealing（工作窃取算法）
　　work-stealing（工作窃取），ForkJoinPool提供了一个更有效的利用线程的机制，当ThreadPoolExecutor还在用单个队列存放任务时，ForkJoinPool已经分配了与线程数相等的队列，当有任务加入线程池时，会被平均分配到对应的队列上，各线程进行正常工作，当有线程提前完成时，会从队列的末端“窃取”其他线程未执行完的任务，当任务量特别大时，CPU多的计算机会表现出更好的性能。

三、Java线程之CompletionService批处理任务

CompletionService整合了Executor和BlockingQueue的功能。
https://www.cnblogs.com/xubiao/p/5463283.html

四、ThreadPoolExecutor（推荐使用）

ThreadPoolExecutor 是真正的线程池接口（ExecutorService）的默认实现，他通过构造方法的一系列参数，来构成不同配置的线程池。常用的构造方法有下面四个：

这里写图片描述

ThreadPollExecutor中的所有的构造函数最终都会调用下面这个构造函数

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

序号	名称	类型	含义
1	corePoolSize	int	核心线程池大小
2	maximumPoolSize	int	最大线程池大小
3	keepAliveTime	long	线程最大空闲时间
4	unit	TimeUnit	时间单位
5	workQueue	BlockingQueue<Runnable>	线程等待队列
6	threadFactory	ThreadFactory	线程创建工厂
7	handler	RejectedExecutionHandler	拒绝策略

其中比较容易让人误解的是：corePoolSize，maximumPoolSize，workQueue之间关系。

1.当线程池小于corePoolSize时，新提交任务将创建一个新线程执行任务，即使此时线程池中存在空闲线程。
2.当线程池达到corePoolSize时，新提交任务将被放入workQueue中，等待线程池中任务调度执行
3.当workQueue已满，且maximumPoolSize>corePoolSize时，新提交任务会创建新线程执行任务
4.当提交任务数超过maximumPoolSize时，新提交任务由RejectedExecutionHandler处理
5.当线程池中超过corePoolSize线程，空闲时间达到keepAliveTime时，关闭空闲线程
6.当设置allowCoreThreadTimeOut(true)时，线程池中corePoolSize线程空闲时间达到keepAliveTime也将关闭

1、int corePoolSize：该线程池中核心线程数

核心线程：线程池新建线程的时候，如果当前线程总数小于corePoolSize，则新建的是核心线程，如果超过corePoolSize，则新建的是非核心线程，核心线程默认情况下会一直存活在线程池中，即使这个核心线程啥也不干(闲置状态)。
如果指定ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut这个属性为true，那么核心线程如果不干活(闲置状态)的话，超过一定时间(时长下面参数决定)，就会被销毁掉。

2、int maximumPoolSize： 该线程池中线程总数最大值，线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。

线程总数 = 核心线程数 + 非核心线程数。

3、long keepAliveTime：该线程池中非核心线程闲置超时时长

线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大这个时间，提高线程的利用率。
一个非核心线程，如果不干活(闲置状态)的时长超过这个参数所设定的时长，就会被销毁掉，如果设置allowCoreThreadTimeOut = true，则会作用于核心线程。

4、TimeUnit unit：keepAliveTime的时间单位（第三个参数的时间单位）

TimeUnit是一个枚举类型，其包括：
NANOSECONDS ： 1微毫秒 = 1微秒 / 1000
MICROSECONDS ： 1微秒 = 1毫秒 / 1000
MILLISECONDS ： 1毫秒 = 1秒 /1000
SECONDS ：秒
MINUTES ：分
HOURS ：小时
DAYS ：天

5、BlockingQueue（workQueue）：该线程池中的等待任务队列：维护着等待执行的Runnable对象（可用阻塞线程队列存储）

当所有的核心线程都在干活时，新添加的任务会被添加到这个队列中等待处理，如果队列满了，则新建非核心线程执行任务。

常用的workQueue类型：

SynchronousQueue：这个队列接收到任务的时候，会直接提交给线程处理，而不保留它，如果所有线程都在工作怎么办？那就新建一个线程来处理这个任务！所以为了保证不出现<线程数达到了maximumPoolSize而不能新建线程>的错误，使用这个类型队列的时候，maximumPoolSize一般指定成Integer.MAX_VALUE，即无限大
LinkedBlockingQueue：这个队列接收到任务的时候，如果当前线程数小于核心线程数，则新建线程(核心线程)处理任务；如果当前线程数等于核心线程数，则进入队列等待。由于这个队列没有最大值限制，即所有超过核心线程数的任务都将被添加到队列中，这也就导致了maximumPoolSize的设定失效，因为总线程数永远不会超过corePoolSize
ArrayBlockingQueue：可以限定队列的长度，接收到任务的时候，如果没有达到corePoolSize的值，则新建线程(核心线程)执行任务，如果达到了，则入队等候，如果队列已满，则新建线程(非核心线程)执行任务，又如果总线程数到了maximumPoolSize，并且队列也满了，则发生错误
DelayQueue：队列内元素必须实现Delayed接口，这就意味着你传进去的任务必须先实现Delayed接口。这个队列接收到任务时，首先先入队，只有达到了指定的延时时间，才会执行任务

6、ThreadFactory 创建线程的工厂

用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。

7、RejectedExecutionHandler handler 拒绝策略

（饱和策略）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。
AbortPolicy：直接抛出异常。
CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。
DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。
当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。当提交任务数超过maxmumPoolSize+workQueue之和时，任务会交给RejectedExecutionHandler来处理

本文就结合JDK 1.8 画了一下线程池的类图