02 线程池掌故：管理并发的秘籍

在上一章，我们学习了线程的基本使用。但有一个问题：线程数量越多越好吗？

答案是 否定的。线程切换需要保存/恢复执行上下文，消耗大量资源。如果无限制创建线程，会导致线程切换频繁、内存耗尽等问题。

因此，需要线程池来统一管理线程。

一、线程池是什么

线程池是一种基于池化思想的线程管理工具：

• 维护多个常驻线程，重复利用
• 避免线程反复创建和销毁的开销
• 控制线程数量，防止资源耗尽
• 支持弹性扩缩容

二、线程池的核心参数

参数	说明
corePoolSize	核心线程数，永远不会被回收
maximumPoolSize	最大线程数，突发任务时临时扩展
keepAliveTime	空闲线程存活时间
unit	时间单位（秒/分钟/小时）
workQueue	任务队列，存放待执行任务
threadFactory	线程工厂，控制如何创建线程
handler	拒绝策略，任务过多时的兜底方案

1. 线程池如何处理任务？

处理流程：

1. 线程数 < corePoolSize → 创建新线程执行任务
2. 线程数 >= corePoolSize → 任务放入队列等待
3. 队列满了 + 线程数 < maximumPoolSize → 创建新线程执行
4. 队列满了 + 线程数 = maximumPoolSize → 触发拒绝策略
5. 任务高峰期过后 → 回收多余线程至 corePoolSize

2. workQueue 常用类型

队列类型	特点
SynchronousQueue	无容量交换队列，线程数轻松达到 maximumPoolSize
LinkedBlockingQueue	无界队列，容量为 Integer.MAX_VALUE，容易 OOM
ArrayBlockingQueue	有界队列，需要设置长度，maximumPoolSize 生效
DelayedWorkQueue	延时队列，适用于定时线程池

使用建议：

• 需要弹性扩缩容 → 使用 ArrayBlockingQueue
• 需要任务排队但不限制长度 → 使用 LinkedBlockingQueue（注意 OOM 风险）

3. 拒绝策略

当线程池满了，后续任务会被拒绝。JDK 提供 4 种策略：

策略	说明
AbortPolicy	抛出 RejectedExecutionException 异常（默认）
DiscardPolicy	静默丢弃任务，不抛异常
DiscardOldestPolicy	丢弃队列中最旧的任务
CallerRunsPolicy	由提交任务的线程自己执行

选择建议：

• 日志/统计任务 → DiscardPolicy
• 需要通知调用者 → AbortPolicy
• 必须执行的任务 → CallerRunsPolicy（注意会阻塞调用者）

4. 核心线程超时回收

默认情况下，核心线程即使空闲也不会被回收。可以通过设置允许回收：

threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);

设置后，核心线程空闲超时也会被回收。

三、JDK 默认线程池（不推荐使用）

1. 定长线程池

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);

• corePoolSize = maximumPoolSize = 10
• 使用无界队列
• 缺陷：任务堆积会导致 OOM

2. 单线程池

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

• 同一时间只执行一个任务
• 缺陷：与定长线程池相同

3. 缓存线程池

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

• corePoolSize = 0，maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE
• 使用 SynchronousQueue
• 空闲线程 60 秒后回收
• 缺陷：极限情况下会无限制创建线程

4. 定时线程池

ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(10);

常用方法：

// 延迟 1 秒后执行一次
scheduledExecutorService.schedule(task, 1, TimeUnit.SECONDS);

// 延迟 1 秒后开始，每隔 2 秒执行一次
scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(task, 1, 2, TimeUnit.SECONDS);

// 任务执行完后，延迟 2 秒再执行
scheduledExecutorService.scheduleWithFixedDelay(task, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);

四、线程池状态

状态	说明
RUNNING	正常运行，接受新任务
SHUTDOWN	不接受新任务，执行完已提交任务
STOP	不接受新任务，不执行已提交任务
TIDYING	所有任务终止，清理中
TERMINATED	已终止

状态切换：

shutdown()      // RUNNING → SHUTDOWN
shutdownNow()   // RUNNING → STOP
awaitTermination() // 等待进入 TERMINATED

五、自定义线程池示例

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    5,                      // corePoolSize
    10,                     // maximumPoolSize
    60L, TimeUnit.SECONDS, // keepAliveTime
    new ArrayBlockingQueue<>(100), // 队列
    new MyThreadFactory(),  // 线程工厂
    new DiscardPolicy()     // 拒绝策略
);

六、总结

线程池的核心价值：

• 资源控制：防止无限制创建线程
• 性能提升：复用线程，减少创建销毁开销
• 任务管理：队列缓冲、拒绝策略

阿里巴巴规范建议：不要使用 JDK 默认线程池创建方式，应使用 ThreadPoolExecutor 手动配置，避免 OOM 风险。