執行緒池原理
1. 為什麼要使用執行緒池
執行緒是很佔用系統資源的，對執行緒管理不善很容易導致系統問題。因此，我們最好使用執行緒池來管理執行緒，使用執行緒池主要有如下好處：
- 降低資源消耗。通過複用執行緒可以降低執行緒關閉的次數，從而儘可能降低系統性能損耗；
- 提升系統響應速度。通過複用執行緒，省去建立執行緒的過程，從而提升系統的響應速度；
- 提高執行緒可管理性。執行緒是稀缺資源，如果無限制的建立，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，因此，需要使用執行緒池來管理執行緒。
2. 執行緒池的工作原理
當一個併發任務提交給執行緒池，執行緒池分配執行緒去執行任務的過程如圖所示：
可以看出，執行緒池執行所提交的任務過程主要有以下階段：
- 判斷當前執行緒數是否大於了核心執行緒數。如果不是，即使有空閒的執行緒，也會建立一個新執行緒執行剛提交的任務，否則，說明核心執行緒池中所有的執行緒都在執行任務，進入第2步；
- 判斷當前阻塞佇列是否已滿，如果未滿，則將任務放進阻塞佇列中；否則，則進入第3步；
- 判斷當前的執行緒數是都大於了最大執行緒數，如果沒有，則建立一個新的執行緒來執行任務，否則，根據設定的拒絕策略拒絕任務。
3. 執行緒池的建立
建立執行緒池主要是ThreadPoolExecutor類來完成，（在阿里巴巴開發規範中，不建議使用Executors.new....ThreadPool'的方法來建立執行緒池，因為java提供的執行緒池各自有各自的優缺點，可能並不適合你自己的業務場景，所以最好自己通過
ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)
下面對引數進行說明：
corePoolSize：核心執行緒數。當提交一個任務時，如果當前執行緒池中的執行緒數沒有達到corePoolSize，則會建立新的執行緒來執行所提交的任務，即使當前執行緒池有空閒的執行緒。如果當前執行緒個數已經達到了corePoolSize，則不再重新建立執行緒。如果呼叫了prestartCoreThread()或者 prestartAllCoreThreads()，執行緒池建立的時候所有的核心執行緒都會被建立並且啟動。
maximumPoolSize：最大執行緒個數。如果當阻塞佇列已滿時，並且當前執行緒池執行緒數沒有超過maximumPoolSize的話，就會建立新的執行緒來執行任務。
keepAliveTime：空閒執行緒存活時間。如果當前執行緒池的執行緒數超過了corePoolSize，並且執行緒空閒時間超過了keepAliveTime的話，就會將這些空閒執行緒銷燬，這樣可以儘可能降低系統資源消耗。
unit：時間單位。為keepAliveTime指定時間單位。
workQueue：阻塞佇列。儲存任務的阻塞佇列，關於阻塞佇列可以看這篇文章。
threadFactory：執行緒工廠。可以通過指定執行緒工廠為每個創建出來的執行緒設定名字，如果出現併發問題，也方便定位問題。
handler：拒絕策略。當執行緒池的阻塞佇列已滿和執行緒數達到了最大執行緒數，說明當前執行緒池已經處於飽和狀態了，那麼就需要採用一種策略來處理這種情況。採用的策略有這幾種：
- AbortPolicy： 直接拒絕所提交的任務，丟擲RejectedExecutionException異常；
- CallerRunsPolicy：用呼叫者所在的執行緒來執行任務；
- DiscardPolicy：不處理直接丟棄掉任務；
- DiscardOldestPolicy：丟棄掉阻塞佇列中存放時間最久的任務，執行當前任務。
4.執行緒池執行邏輯
通過ThreadPoolExecutor建立執行緒池後，提交任務後執行過程是怎樣的，下面通過原始碼來看一下。execute方法原始碼如下：
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
/*
* Proceed in 3 steps:
*
* 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
* start a new thread with the given command as its first
* task. The call to addWorker atomically checks runState and
* workerCount, and so prevents false alarms that would add
* threads when it shouldn't, by returning false.
*
* 2. If a task can be successfully queued, then we still need
* to double-check whether we should have added a thread
* (because existing ones died since last checking) or that
* the pool shut down since entry into this method. So we
* recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
* stopped, or start a new thread if there are none.
*
* 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
* thread. If it fails, we know we are shut down or saturated
* and so reject the task.
*/
int c = ctl.get();
//如果執行緒池的執行緒個數少於corePoolSize則建立新執行緒執行當前任務
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
//如果執行緒個數大於corePoolSize或者建立執行緒失敗，則將任務存放在阻塞佇列workQueue中
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
//如果當前任務無法放進阻塞佇列中，則建立新的執行緒來執行任務
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
execute方法執行邏輯有這樣幾種情況（與上文提到的過程基本一致，這裡再說一下）：
- 如果當前執行緒數少於corePoolSize，則會建立新的執行緒來執行新的任務；
- 如果當前執行緒數等於或者大於corePoolSize，則會將任務存放到阻塞佇列中；
- 如果阻塞佇列已滿，則會建立新的執行緒來執行任務；
- 如果當前執行緒數超過了maximumPoolSize，則會使拒絕策略來拒絕任務。
5. 執行緒池的關閉
可以通過shutdown和shutdownNow這兩個方法來關閉執行緒池。他們都是遍歷執行緒池中所有的執行緒，然後依次中斷執行緒。
shutdown和shutdownNow的區別是：
- shutdownNow首先將執行緒池的狀態設定為STOP,然後嘗試停止所有的正在執行和未執行任務的執行緒，並返回等待執行任務的列表；
- shutdown是將執行緒池的狀態設定為SHUTDOWN狀態，然後中斷所有沒有正在執行任務的執行緒。
可以看出shutdown方法會將正在執行的任務繼續執行完，而shutdownNow會直接中斷正在執行的任務。當我們呼叫了其中任意一個方法，isShutdown方法都會返回true，但是隻有當所有的執行緒都關閉成功，才表示執行緒池成功關閉，這時呼叫isTerminated方法才會返回true。
6. 如何合理配置執行緒池引數
要想合理的配置執行緒池引數，就必須先分析任務特性，可以從以下幾個角度來分析：
- 任務的性質：CPU密集型任務，IO密集型任務和混合型任務。
- 任務的優先順序：高，中和低。
- 任務的執行時間：長，中和短。
- 任務的依賴性：是否依賴其他系統資源，如資料庫連線。
1.任務性質不同的任務可以用不同規模的執行緒池分開處理。對於CPU密集型任務，配置儘可能少的執行緒數量，一般配置Ncpu+1個執行緒大小的執行緒池。對於IO密集型任務，由於需要等待IO操作，執行緒並不是一直在執行任務，則配置儘可能多的執行緒，如2xNcpu。對於混合型的任務，如果可以拆分，則將其拆分成一個CPU密集型任務和IO密集型任務，只要這兩個任務執行的時間相差不是太大，那麼分解後執行的吞吐率要高於序列執行的吞吐率，如果這兩個任務執行時間相差太大，則沒必要進行分解。我們可以通過Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法獲得當前裝置的CPU個數。
2.優先順序不同的任務可以使用優先順序佇列PriorityBlockingQueue來處理。它可以讓優先順序高的任務先得到執行，需要注意的是如果一直有優先順序高的任務提交到佇列裡，那麼優先順序低的任務可能永遠不能執行。
3.執行時間不同的任務可以交給不同規模的執行緒池來處理，或者也可以使用優先順序佇列，讓執行時間短的任務先執行。
4.依賴資料庫連線池的任務，因為執行緒提交SQL後需要等待資料庫返回結果，如果等待的時間越長CPU空閒時間就越長，那麼執行緒數應該設定越大，這樣才能更好的利用CPU。
並且，阻塞佇列最好是使用有界佇列，如果採用無界佇列的話，一旦任務積壓在阻塞佇列中的話就會佔用過多的記憶體資源，甚至會使得系統崩潰。
最後，推薦一本書籍《Java併發程式設計的藝術》