Java 高并发核心：线程池使用详解 + 自定义参数配置全剖析（附源码+面试解析）

本文是 Java 多线程与并发核心知识中的“线程池”专题，包含官方线程池分类、自定义 ThreadPoolExecutor 参数详解、工作队列选择、拒绝策略剖析、生产实践案例与高频面试题解析，适合有基础但想进一步掌握线程池底层原理的读者，内容详尽，强烈建议收藏！

---

一、什么是线程池？为什么使用线程池？

1.1 线程池的概念

线程池（ThreadPool）是一种线程复用机制。通过提前创建一定数量的线程，统一管理调度多个任务，避免频繁创建销毁线程带来的资源浪费。

1.2 为什么需要线程池？

• 线程创建开销大：频繁创建/销毁线程会极大增加系统负载；
• 线程数量不可控：无限制创建线程可能导致 OOM 或系统奔溃；
• 任务调度不灵活：无线程池时任务由程序自己控制，难以管理。

✅ 总结一句话：线程池 = 控制资源 + 提升性能 + 提升并发吞吐能力

---

二、Java 官方线程池分类（Executors 提供）

名称	方法	特点	使用场景
单线程池	Executors.newSingleThreadExecutor()	只有一个线程，所有任务按顺序执行	日志记录、事件序列
固定线程池	Executors.newFixedThreadPool(n)	固定线程数量，任务超出排队	后台服务处理请求
缓存线程池	Executors.newCachedThreadPool()	无限制线程，空闲线程 60s 销毁	高并发短任务
定时线程池	Executors.newScheduledThreadPool(n)	延迟执行、周期执行任务	定时器、调度器
工作窃取池	Executors.newWorkStealingPool()	多核并行，自动分配线程	并行计算、大任务拆分

⚠️ 注意：Executors 创建的线程池容易造成 OOM！如：CachedThreadPool + LinkedBlockingQueue 无界。强烈推荐手动创建 ThreadPoolExecutor。

---

三、ThreadPoolExecutor 构造函数 + 所有方法详解

3.1 七个参数构造函数（推荐）

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

3.2 参数解释

参数	含义
corePoolSize	核心线程数，始终存活
maximumPoolSize	最大线程数（任务高峰使用）
keepAliveTime	非核心线程空闲销毁时间
unit	时间单位（秒、毫秒等）
workQueue	缓冲队列，存放待执行任务
threadFactory	自定义线程工厂，给线程命名等
handler	拒绝策略（线程池 & 队列都满了）

3.3 常用方法一览

• execute(Runnable task)：提交任务（无返回值）
• submit(Callable/Void)：提交任务（有 Future 返回）
• shutdown()：优雅关闭线程池（执行完现有任务）
• shutdownNow()：立即停止，返回未执行任务列表
• getCorePoolSize()：获取核心线程数量
• getMaximumPoolSize()：获取最大线程数
• getActiveCount()：获取当前活跃线程数
• getQueue().size()：查看等待队列中任务数量
• prestartCoreThread()：提前启动一个核心线程
• allowCoreThreadTimeOut(true)：允许核心线程超时销毁

---

四、五参数与七参数构造方式对比

4.1 五参数构造方式

new ThreadPoolExecutor(core, max, time, unit, workQueue);

问题：使用默认线程工厂与默认拒绝策略，灵活性差。

4.2 七参数构造方式（推荐）

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    4, 10, 60, TimeUnit.SECONDS,
    new ArrayBlockingQueue<>(100),
    Executors.defaultThreadFactory(),
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
);

推荐指定线程名 + 合理拒绝策略，方便排查问题

---

五、拒绝策略详解（RejectedExecutionHandler）

策略	类名	行为	适用场景
AbortPolicy（默认）	ThreadPoolExecutor.AbortPolicy	抛出异常	非关键任务，容忍失败
CallerRunsPolicy	ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy	提交线程自己执行	降低任务提交速度
DiscardPolicy	ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy	静默丢弃任务	任务非必须、丢了也没事
DiscardOldestPolicy	ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy	丢最旧任务，插入当前任务	实时性任务，不能等

✅ 生产建议：使用 CallerRunsPolicy + 日志记录，避免系统挂掉

---

六、任务队列 workQueue 类型与区别

队列	类名	特点	说明
ArrayBlockingQueue	有界 FIFO	固定长度，线程安全
LinkedBlockingQueue	有界/无界	默认无界，可能造成内存泄露
SynchronousQueue	不存任务	每个任务必须直接交给线程执行
PriorityBlockingQueue	带优先级	支持自定义优先级任务

---

七、线程工厂 ThreadFactory 自定义线程名

ThreadFactory factory = new ThreadFactory() {
    private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(1);
    @Override
    public Thread newThread(Runnable r) {
        return new Thread(r, "my-thread-" + count.getAndIncrement());
    }
};

---

八、最佳实践配置方案（阿里开发手册建议）

• 核心线程数：CPU核数 + 1
• 最大线程数：看业务量 & 延迟容忍度
• 队列长度：根据 QPS 测算
• 拒绝策略：CallerRunsPolicy + 日志
• 禁止 Executors 创建线程池，务必手动配置

---

九、实战案例：自定义线程池完整代码

ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
    4, 10,
    60, TimeUnit.SECONDS,
    new ArrayBlockingQueue<>(100),
    Executors.defaultThreadFactory(),
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
);

for (int i = 0; i < 200; i++) {
    final int taskId = i;
    pool.execute(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在执行任务：" + taskId);
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });
}

pool.shutdown();

---

十、线程池高频面试题解析（附答案）

1. corePoolSize 和 maximumPoolSize 有什么区别？

• corePoolSize 是“始终保留”线程，即使无任务；
• maximumPoolSize 是线程池最大线程数量（任务高峰期临时扩容使用）。

---

2. 拒绝策略有哪些？各自适合场景？

详见上方第五节（AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy、DiscardOldestPolicy）

---

3. 为什么不建议使用 Executors 创建线程池？

• Executors 创建的线程池如 CachedThreadPool 默认使用无界队列，可能造成 OOM。
• 固定线程数可能阻塞任务。

---

4. 如何优雅关闭线程池？

• 使用 shutdown()：等任务执行完再退出
• 使用 shutdownNow()：立即终止，返回未执行任务列表
• 推荐：shutdown() + awaitTermination() 配合

---

5. 工作队列选择会对线程池行为产生哪些影响？

• 队列是否有界直接决定线程池能否控制内存；
• 不同队列（如 ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue）对任务调度机制有明显影响；
• SynchronousQueue 会跳过队列，直接尝试交给线程执行，适合高并发短任务；
• LinkedBlockingQueue 默认无界，可能造成任务堆积导致 OOM；
• 合理选择队列类型，搭配线程数与拒绝策略才能实现最佳性能与安全性。

–