執行緒池是很常用的併發框架，幾乎所有需要非同步和併發處理任務的程式都可用到執行緒池。 **使用執行緒池的好處如下**： 1. 降低資源消耗：可重複利用已建立的執行緒池，降低建立和銷燬帶來的消耗； 1. 提高響應速度：任務到達時，可立即執行，無需等待執行緒建立； 1. 提高執行緒的可管理性：執行緒池可對執行緒統一分配、調優和監控。 ## 原理 執行緒池的原理非常簡單，這裡用處理流程來概括： 1. 執行緒池判斷核心池裡的執行緒是否都在執行任務，如果不是，建立一個新的執行緒來執行任務； 1. 如果核心執行緒池已滿，則將新任務存在工作佇列中； 1. 如果工作佇列滿了，執行緒數量沒有達到執行緒池上限的前提下，新建一個執行緒來執行任務； 1. 執行緒數量達到上限，則觸發飽和策略來處理這個任務； 使用工作佇列，是為了儘可能降低執行緒建立的開銷。工作佇列用阻塞佇列來實現。 ### 阻塞佇列 阻塞佇列（BlockingQueue）是指支援阻塞的插入和移除元素的佇列。 - 阻塞的插入：當佇列滿時，阻塞插入元素的執行緒，直到佇列不滿； - 阻塞的移除：當佇列為空，阻塞移除元素的線層，直到佇列不為空； 原理：**使用通知者模式**實現。當生產者往滿的佇列中新增元素時，會阻塞生產者。消費者移除元素時，會通知生產者當前佇列可用。 阻塞佇列有以下三種類型，分別是： - 有界阻塞佇列：ArrayBlockingQueue（陣列），LinkedBlockingQueue（連結串列） - 無界阻塞佇列：LinkedTransferQueue（連結串列），PriorityBlockingQueue（支援優先順序排序），DelayQueue（支援延時獲取元素的無界阻塞佇列） - 同步移交佇列：SynchronousQueue #### 有界阻塞佇列 主要包括ArrayBlockingQueue（陣列），LinkedBlockingQueue（連結串列）兩種。有界佇列大小與執行緒數量大小相互配合，佇列容量大執行緒數量小時，可減少上下文切換降低cpu使用率，但是會降低吞吐量。 #### 無界阻塞佇列 比較常用的是LinkedTransferQueue。FixedThreadPool就是用這個實現的。無界阻塞佇列要慎重使用，因為在某些情況，可能會導致大量的任務堆積到佇列中，導致記憶體飆升。 #### 同步移交佇列 SynchronousQueue。不儲存元素的阻塞佇列，每一個put操作必須等待一個take操作，否則不能繼續新增元素。用於實現CachedThreadPool執行緒池。 各個執行緒池所使用的任務佇列對映關係如下： 執行緒池 | 阻塞佇列 ---|--- FixedThreadPool | LinkedBlockingQueue SingleThreadExecutor | LinkedBlockingQueue CachedThreadExecutor | SynchronousQueue ScheduledThreadPoolExecutor | LinkedBlockingQueue ## 實現類分析 ThreadPoolExecutor是Java執行緒池的實現類，是Executor介面派生出來的最核心的類。依賴關係圖如下：  這裡不得不提到Executor框架，該框架包含三大部分，如下： - 任務。被執行任務需要實現的介面：Runnable和Callable; - 任務執行。即上述核心介面Executor以及繼承而來的ExecutorService。ExecutorService派生出如下兩個類： - ThreadPoolExecutor：執行緒池核心實現類； - ScheduledThreadPoolExecutor：用來做定時任務； - 非同步計算的結果。介面Future和實現Future介面的FutureTask類。 ### 執行緒池建立 ``` new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, milliseconds, runnableTaskQueue, handler) ``` 構造方法如下： ``` public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, Block