Java中的執行緒池是運用場景最多的併發框架，幾乎所有需要非同步或併發執行任務的程式都可以使用執行緒池。在開發過程中，合理的使用執行緒池能夠帶來3個好處。

• 第一：降低資源消耗。通過重複利用已建立的執行緒降低執行緒建立和銷燬造成的消耗。
• 第二：提高響應速度。當任務到達時，任務可以不需要等到執行緒建立就能立即執行。
• 第三：提高執行緒的可管理性。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，使用執行緒池可以進行統一分配、調優和監控。但是，要做到合理利用執行緒池，必須對其實現原理了如指掌。

執行緒池的實現原理

當向執行緒池提交一個任務之後，執行緒池是如何處理這個任務的呢？下面看一下執行緒池的主要處理流程，處理流程圖如下所示。

從上圖中可以看出，當提交一個新任務到執行緒池時，執行緒池的處理流程如下。

1. 執行緒池判斷核心執行緒池裡的執行緒是否都在執行任務。如果不是，則建立一個新的工作執行緒來執行任務。如果核心執行緒池裡的執行緒都在執行任務，則進入下個流程。
2. 執行緒池判斷工作佇列是否已經滿。如果工作佇列沒有滿，則將新提交的任務儲存在這個工作佇列裡。如果工作佇列滿了，則進入下個流程。
3. 執行緒池判斷執行緒池的執行緒是否都處於工作狀態，如果沒有，則建立一個新的工作執行緒來執行任務。如果已經滿了，則交給飽和策略來處理這個任務。

ThreadPoolExecutor執行execute()方法的示意圖，如下所示。

ThreadPoolExecutor執行execute方法分下面4種情況。

• 如果當前執行的執行緒少於corePoolSize，則建立新執行緒來執行任務（注意，執行這一步驟需要獲取全域性鎖）。
• 如果執行的執行緒等於或多於corePoolsize，則將任務加入BlockingQueue。
• 如果無法將任務加入BlockingQueue（佇列已滿），則建立新的執行緒來處理任務（注意，執行這一步驟需要獲取全域性鎖）。
• 如果建立新執行緒將使當前執行的執行緒超出maximumPoolSize，任務將被拒絕，並呼叫RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

ThreadPoolExecutor採取上述步驟的總體設計思路，是為了在執行execute()方法時，儘可能的避免獲取全域性鎖（那將會是一個嚴重的可伸縮瓶頸）。在ThreadPoolExecutor完成預熱之後（當前執行的執行緒數大於等於corePoolSize），幾乎所有的execute()方法呼叫都是執行步驟2，而步驟2不需要獲取全域性鎖。

原始碼分析：上面的流程分析讓我們很直觀的瞭解了執行緒池的工作原理，讓我們再通過原始碼來看看如何實現的，執行緒池執行任務的方法如下。

public void execute(Runnable command) {
    if(command == null) throw new NullPointerException();
    // 如果執行緒數小於基本執行緒數，則建立執行緒並執行當前任務
    if(poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {
        // 如執行緒數大於等於基本執行緒數或執行緒建立失敗，則將當前任務放到工作佇列中。
        if(runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {
            if(runState != RUNNING || poolSize == 0) ensureQueuedTaskHandled(command);
        }
        // 如果執行緒池不處於執行中或任務無法放入佇列，並且當前執行緒數量小於最大允許的執行緒數量，
        // 則建立一個執行緒執行任務。
        else if(!addIfUnderCorePoolSize(command))
        // 丟擲RejectedExecutionException異常
        reject(command); // is shutdown or saturated
    }
}

工作執行緒：執行緒池建立執行緒時，會將執行緒封裝成工作執行緒Worker，Worker在執行完任務後，還會迴圈獲取工作佇列裡的任務來執行。我們可以從Worker類的run()方法裡看到這點。

public void run() {
    try {
        Runnable task = firstTask;
        firstTask = null;
        while(task != null || (task =getTask()) != null) {
            runTask(task);
            task = null;
        }
    } finally {
        workerDone(this);
    }
}

ThreadPoolExecutor中執行緒執行任務的示意圖如下所示。

執行緒池中的執行緒執行任務分兩種情況，如下。

• 在execute()方法中建立一個執行緒時，會讓這個執行緒執行當前任務。
• 這個執行緒執行完上圖中1的任務後，會反覆從BlockingQueue獲取任務來執行。