1、线程池的好处
线程使应用能够更加充分合理地协调利用CPU、内存、网络、I/O等系统资源。线程的创建需要开辟虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器等线程私有的内存空间。在线程销毁时需要回收这些系统资源。频繁地创建和销毁线程会浪费大量的系统资源，增加并发编程风险。另外，在服务器负载过大的时候，如何让新的线程等待或者友好地拒绝服务？这些都是线程自身无法解决的。所以需要通过线程池协调多个线程，并实现类似主次线程隔离、定时执行、周期执行等任务。线程池的作用包括：
（1）利用线程池管理并复用线程、控制最大并发数等。
（2）实现任务线程队列缓存策略和拒绝机制。
（3）实现某些与时间相关的功能，如定时执行、周期执行等。
（4）隔离线程环境。比如，交易服务和搜索服务在同一台服务器上，分别开启两个线程池，交易线程的资源消耗明显要大；因此，通过配置独立的线程池，将较慢的交易服务与搜 索服务 隔离开，避免各服务线程消耗影响。
在连接线程池的基本作用后，我们学习一下线程池是如何创建线程的。首先从ThreadPoolExecutor构造方法讲起，学习如何自定义ThreadFactory和RejectedExecutionHandler，并编写一个最简单的线程池示例。然后，通过分析ThreadPoolExecutor的execute和addWorker两个核心方法，学习如何把任务线程加入到线程池中运行。ThreadPoolExecutor的构造方法如下：
第1个参数：corePoolSize表示常驻核心线程数。如果等于0，则任务执行完之后，没有任何请求进入时销毁线程池的线程；如果大于0，即使本地任务执行完毕，核心线程也不会被销毁。这个值的设置非常关键，设置过大会浪费资源，设置过小会导致线程频繁地创建或销毁。
第2个参数：maximumPoolSize表示线程池能够容纳同时执行的最大线程数。从上方实例代码中的第1处来看，必须大于或等于1。如果待执行的线程数大于此值，需要借助第5个参数的帮助，缓存在队列中。如果maximumPoolSize与corePoolSize相等，即是固定大小线程池。
第3个参数：keepAliveTime表示线程池中的线程空间时间，当空闲时间达到keepAliveTime值时，线程就会被销毁，直到只剩下corePoolSize个线程为止，避免浪费内存和句柄资源。在默认情况下，当线程池的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用。但是当ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut变量设置为true时，核心线程超时后也会被收回。
第4个参数：TimeUnit表示时间单位。keepAliveTime的时间单位通常是TimeUnit.SECONDS。
第5个参数：workQueue表示缓存队列。当请求的线程数大于maximumPoolSize时，线程机内BlockingQueue的阻塞队列。后续示例代码中使用的LinkedBlockingQueue是单向链表，使用锁来控制入队和出队的原子性，两个锁分别控制元素的添加和获取，是一个生产消费模型队列。
第6个参数：threadFactory表示线程工厂。它用来生产一组相同任务的线程。线程池的命名是通过给这个factory增加组名前缀来实现的。在虚拟机栈分析时，就可以知道线程任务是由哪个线程工厂产生的。
第7个参数：handler表示执行拒绝策略的对象。当超过第5个参数workQueue的任务缓存区上限的时候，就可以通过该策略处理请求，这是一种简单的限流保护。像某年双十一没有处理好访问流量过载时的拒绝策略，导致内部测试页面被展示出来，使用户手足无措。友好的拒绝策略可以是如下三种：
（1）保存到数据库进行削峰填谷。在空闲时再提取出来执行。
（2）转向某个提示页面。
（3）打印日志。
从代码第2处来看，队列、线程工厂、拒绝处理服务都必须有实例对象，但在实际编程中，很少有程序员对这三者进行实例化，而通过Executors这个线程池静态工厂提供默认实现，那么Executors与ThreadPoolExecutor是什么关系呢？线程池相关类图如图所示：
ExecutorService接口继承了Executor接口，定义了管理线程任务的方法。ExecutorService的抽象类AbstractExecutorService提供了submi()、invokeAll()等部分方法的实现，但是核心方法Executor.executor()并没有在这里实现。因为所有的任务都在这个方法里执行，不同实现会带来不同的执行策略，这一点在后续的ThreadPoolExecutor解析时，会一步步地分析。通过Executors的静态工厂方法可以创建三个线程池的包装对象：ForkJoinPool、ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor。Executors核心的方法有五个：
（1）Executors.new.WorkStealingPool: JDK8引入，创建持有足够线程的线程池 支持给定的并行度，并通过使用多个队列减少竞争，此构造方法中把CPU数 量设置为默认的并行度：
（2）Executors.newCachedThreadPool: maximumPoolSize最大可以至 Integer.MAX_VALUE，是高度可伸缩的线程池，如果达到这个上限，相信没有 任何服务器能够继续工作，肯定会抛出OOM异常。keepAliveTime默认为60 秒，工作线程处于空闲状态，则收回工作线程。如果任务数增加，再次创建出 新线程处理任务。
（3）Executors.newScheduledThreadPool: 线程数最大至Integer.MAX_VALUE， 与上述相同，存在OOM风险。它是ScheduledExecutorService接口家族的实现 类，支持定时及周期性任务执行。相比Timer， ScheduledExecutorService更安 全。功能更强大，与newCacheThreadPool的区别是不回收工作线程。
（4）Executors.newSingleThreadExecutor： 创建一个单线程的线程池，相当于 线程串行执行所有任务，保证按任务的提交顺序依次执行。
（5）Executors.newFixedThreadPool: 输入的参数即是固定线程数，既是核心线 程数也是最大线程数，不存在空闲线程，所以keepAliveTime等于0：
这里，输入的队列没有指明长度，下面介绍LinkedBlockingQueue的构造方法：
使用这样的无界队列，如果瞬间请求非常大，会有OOM的风险。除newWorkStealingPool外，其他四个创建方式都存在资源耗尽的风险。
Executors中默认的线程工厂和拒绝策略过于简单，通常对用户不够友好。线程工厂需要做创建前的准备工作，对线程池创建的线程必须明确标识，就像药品的生产批号一样，为线程本身指定有意义的名称和相应的序列号。拒绝策略应该考虑到业务场景，返回相应的提示或者友好地跳转。以下为简单的ThreadFactory示例：
上述示例包括线程工厂和任务执行体的定义，通过newThread方法快速、统一地创建线程任务，强调线程一定要有特定意义的名称，方便出错时回溯。
如图所示为排查底层公共缓存调用出错时的截图，绿色框采用自定义的线程工厂，明显比蓝色框默认的线程名称拥有更多的额外信息：如调用来源、线程的业务含义，有助于快速定位到死锁、StackOverflowError等问题。
下面再简单地实现一下RejectdExecutionHandler，实现了接口的rejectedExecution方法，打印出当前线程池状态，源码如下：
在ThreadPoolExecutor中提供了四个公开的内部静态类：
（1）AbortPolicy（默认）：丢弃任务抛出RejectedExecutionException异常。
（2）DiscardPolicy：丢弃任务但是不抛出异常，这是不推荐的做法。
（3）DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加入队列中。
（4）CallerRunsPolicy：调用任务的run()方法绕过其线程池直接执行。
根据之前实现的线程工厂和拒绝策略，线程池的相关代码实现如下：
当任务被拒绝的时候，拒绝策略会打印出当前线程池的大小已经达到了maximumPoolSize=2，且队列已满，完成的任务提示已经有1个（最后一行）。
2、线程池源码详解
在ThreadPoolExecutor的属性定义中频繁地用位移运算来表示线程池状态，位移运算是改变当前值的一种高效手段，包括左移与右移，下面从属性定义开始阅读ThreadPoolExecutor的源码：
第1处说明，线程池的状态用高3位表示，其中包括了符号位。五中状态的十进制值按从小到大依次排序为：RUNNING < SHUTDOWN < STOP < TIDYING < TERMINATED，这样设计的好吃是可以通过比较值的大小来确定线程池的状态。例如程序中经常会出现isRunning的判断：
我们都知道Executor接口有且只有一个方法execute，通过参数传入待执行线程的对象。下面分析ThreadPoolExecutor关于execute方法的实现：
第1处：execute方法在不同的阶段有三次addWorker的尝试动作。
第2处：发生拒绝的理由有两个：（1）线程池为非RUNNING状态（2）等待队列已满。
下面继续分析addWorker方法的源码：
这段代码晦涩难懂，部分地方甚至违反了代码规约，但其中蕴含的丰富的编码知识点值得我们去学习，下面按序号来依次讲解。
第1处，配合循环语句出现的label，类似于goto作用。Label定义时，表虚把标签和冒号的组合语句紧紧相邻定义在循环体之前，否则会编译出错。目的是在实现多重循环时能够快速退出到任何一层。这种做法的出发点似乎非常贴心，但是在大型软件项目中，滥用标签跳转的后果将是灾难性的。示例代码中，在retry下方有两个无线循环，在workerCount加1成功后，直接退出两层循环。
第2处，这样的表达式不利于代码阅读，应该改成：
第3处，与第1处的标签呼应，AtomicInteger对象的加1操作时原子性的。Break retry表示直接跳出与retry相邻的这个循环体。
第4处，此continue跳转至标签处，继续执行循环。如果条件为假，则说明线程池还处于运行状态，即继续在for(;;)循环内执行。
第5处，compareAndIncrementWorkerCount方法执行失败的概率非常低。即使失败，再次执行时成功的概率也是极高的，类似于自旋锁原理。这里的处理逻辑是先加1，创建失败在减1，这是轻量处理并发线程的方式。如果先创建线程，成功再加1，当发现超出限制后再销毁线程，那么这样的处理方式明显比前者代价要大。
第6处，Worker对象是工作线程的核心类实现，部分源码如下：
线程池的相关源码比较精炼，还包括线程池的销毁、任务提取和消费等，与线程状态图一样，线程池也有自己独立的状态转化流程，本节不再展开。总结一下，使用线程池要注意如下几点：
（1）合理设置各类参数，应根据实际业务场景来设置合理的工作线程数。
（2）线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显式创建线程。
（3）创建线程或线程池时请指定有意义的线程名称，方便出错时回溯。
线程池不允许使用Executors，而是通过ThreadPoolExecutor的方式创建，这样的处理方式能更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。