Java线程池原理概述

Java线程池详解

一、使用方式

1. 创建线程池

// 使用Executors工厂类
ExecutorService fixedPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 固定大小线程池
ExecutorService cachedPool = Executors.newCachedThreadPool(); // 弹性线程池
ExecutorService scheduledPool = Executors.newScheduledThreadPool(3); // 定时任务线程池

// 手动配置（推荐）
ThreadPoolExecutor customPool = new ThreadPoolExecutor(
    4, // 核心线程数
    10, // 最大线程数
    60, // 空闲线程存活时间(秒)
    TimeUnit.SECONDS, // 时间单位
    new ArrayBlockingQueue<>(100) // 任务队列
);

1. 提交任务

// 执行无返回值任务
executor.execute(() -> {
    System.out.println("Task running in: " + Thread.currentThread().getName());
});

// 提交有返回值任务
Future<String> future = executor.submit(() -> {
    return "Result from " + Thread.currentThread().getName();
});
System.out.println(future.get()); // 获取结果

1. 关闭线程池

executor.shutdown(); // 平缓关闭（执行完队列任务）
executor.shutdownNow(); // 立即关闭（尝试中断所有线程）

二、底层原理

1. 核心组件

   • 工作队列：存储待执行任务（阻塞队列实现）
   • 工作线程集合：HashSet<Worker>
   • 线程工厂：ThreadFactory 创建新线程
   • 拒绝策略：当队列满时的处理机制

2. 任务执行流程

   graph TD
   A[提交任务] --> B{核心线程空闲?}
   B -->|是| C[立即执行]
   B -->|否| D{队列未满?}
   D -->|是| E[加入队列]
   D -->|否| F{可创建新线程?}
   F -->|是| G[创建新线程执行]
   F -->|否| H[触发拒绝策略]
   

3. 线程生命周期管理

   • 核心线程常驻（除非设置allowCoreThreadTimeOut）
   • 非核心线程超时销毁
   • 线程通过Worker封装实现任务循环：

   while (task != null || (task = getTask()) != null) {
       task.run(); // 实际执行任务
   }
   

三、自定义线程使用

1. 自定义线程工厂

class CustomThreadFactory implements ThreadFactory {
    private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
    
    @Override
    public Thread newThread(Runnable r) {
        return new Thread(r, "custom-pool-" + 
            poolNumber.getAndIncrement() + "-thread");
    }
}

// 使用自定义工厂
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    4, 10, 60, TimeUnit.SECONDS,
    new LinkedBlockingQueue<>(),
    new CustomThreadFactory()  // 注入工厂
);

1. 自定义拒绝策略

class CustomRejectPolicy implements RejectedExecutionHandler {
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
        // 自定义处理逻辑（如记录日志/存入数据库）
        System.err.println("Task rejected: " + r.toString());
    }
}

// 配置拒绝策略
executor.setRejectedExecutionHandler(new CustomRejectPolicy());

1. 扩展线程池行为

class MonitoringThreadPool extends ThreadPoolExecutor {
    // 重写钩子方法
    @Override
    protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
        System.out.println("Start: " + r);
    }
    
    @Override
    protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
        System.out.println("Finish: " + r);
    }
}

最佳实践建议

1. 避免使用Executors.newFixedThreadPool()可能引发OOM（默认使用无界队列）
2. 合理配置参数：
   • CPU密集型：核心线程数 ≈ CPU核数
   • IO密集型：核心线程数 ≈ CPU核数 * 2
3. 使用ThreadPoolExecutor而非ExecutorService接口以便访问扩展方法
4. 重要任务建议使用有界队列+自定义拒绝策略