浅谈Java线程池原理

多线程可并发处理多个任务，提高计算机资源的利用率和工作效率，但不能来一个任务就开一个线程处理，因为创建、切换、销毁线程的开销不小，如果是处理短小任务的话，很有可能得不偿失，甚至造成系统崩溃。为了解决线程开销和，线程池的概念应运而生。

某一时刻的任务队列和线程池.png

J.U.C包中有三个关于线程池的接口，分别是：
（1）Executor：运行新任务的简单接口，将任务提交和任务执行细节解耦。ThreadPoolExecutor实现了它；
（2）ExecutorService：具备管理执行器和任务生命周期的方法，使提交任务机制更完善；
（3）ScheduledExecutorService：支持Future和定期执行任务；

一、ThreadPoolExecutor的构造方法参数

（1）int corePoolSize：该线程池中核心线程数最大值
（2）int maximumPoolSize：该线程池中线程总数最大值
（3）long keepAliveTime：非核心线程闲置超时时长
（4）TimeUnit unit：keepAliveTime的单位
核心线程是线程池必要维护的线程，如果可执行的任务数<=corePoolSize，那么空闲的核心线程只会被阻塞，等待新任务；当可执行任务数>核心线程数的时候，线程不够用了，在线程数<=maximumPoolSize && 线程状态的情况下，可以生成非核心线程处理任务。一旦处理完任务，过了keepAliveTime时候，非核心线程就会被销毁；
（5）BlockingQueue workQueue：阻塞队列，维护着等待执行的Runnable任务对象。有不同类型：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue、DelayQueue；
（6）ThreadFactory threadFactory（非必需）：创建线程的工厂类，可以指定某些参数配置，批量创建线程；
（7）RejectedExecutionHandler handler（非必需）：拒绝处理策略，有如下几种：
1）AbortPolicy：直接抛出异常，这是默认策略
2）CallerRunsPolicy：退回给调用者执行任务
3）DiscardOldestPolicy：丢弃队列中靠最前的任务，并执行当前任务
4）DiscardPolicy：直接丢弃任务
5）实现RejectedExecutionHandler接口的自定义handler

二、ThreadPoolExecutor的execute方法

execute方法负责调度线程，执行任务。有一个入参，类型为Runnable，表示可执行的任务。

execute方法流程图.png

一个任务能被线程成功拿到，如果当前核心线程没满，还可以创建核心线程执行任务；要是核心线程满了，就添加到任务队列等待执行；如果线程池状态不对或者添加到队列失败（可能队列已满），那只好执行拒绝处理策略。

三、ThreadPoolExecutor的addWorker方法

addWorker方法将线程封装成工作线程worker，之后会从任务队列获取任务执行。有两个入参，Runnable类型的为可执行任务，boolean的表示是否为新线程是否要为核心线程。

addWorker方法流程图.png

四、Worker类的runWorker方法

Worker类实现了Runnable接口。到了addWorker方法流程中的最后一步启动线程，就会调用Worker类的run方法，继而调用里面的runWorker方法。

runWorker方法流程图.png

五、Worker类的getTask方法

runWorker方法在任务队列不为空的时候，一直调用getTask方法获取任务队列里的任务。

getTask方法流程图.png

当线程池状态不对、任务队列为空、设置了超时时间且在规定时间内，拿不到任务或者总线程已满的时候，就会获取不到任务。

六、ExecutorService和线程池状态

上述方法中一直提到的线程池状态，分别有如下几种：

线程池状态转换.png

（1）RUNNING：线程池创建之后即为RUNNING状态，表示可以接收任务；
（2）SHUTDOWN：调用shutdown()之后就不能接收新任务了，但可以处理已经任务队列里、在线程池执行中的任务；
（3）STOP：调用shutdownNow()，不会接收新任务，中断正在执行任务的线程，丢掉在任务队列里的任务；
（4）TIDYING：所有的任务都已经终止了，任务数量为0，接着执行钩子函数terminated()
（5）TERMINATED：线程池彻底终止

思考：在什么时候需要判断线程池状态？在什么时候需要一直循环执行逻辑？