一、线程池基础概念
1. 核心定义
线程池：基于池化思想管理线程的工具，维护多个线程等待分配任务，避免线程创建 / 销毁的开销，控制线程数量防止资源耗尽。
2. 核心优势
- 降低资源消耗：复用线程，减少创建 / 销毁损耗
- 提高响应速度：任务到达无需等待线程创建
- 提升可管理性：统一分配、调优和监控线程资源
- 扩展功能丰富：支持定时 / 周期性任务（如 ScheduledThreadPoolExecutor）
二、线程池创建方式
1. 推荐方式：ThreadPoolExecutor 构造器
核心构造方法
public ThreadPoolExecutor(
int corePoolSize, // 核心线程数
int maximumPoolSize, // 最大线程数
long keepAliveTime, // 非核心线程空闲存活时间
TimeUnit unit, // 存活时间单位
BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 任务队列
ThreadFactory threadFactory, // 线程工厂
RejectedExecutionHandler handler // 拒绝策略
)
核心参数详解
| corePoolSize | 核心线程数 | 初始化时无线程，任务到来时创建，默认不会回收（allowCoreThreadTimeOut 可修改） |
| maximumPoolSize | 最大线程数 | 核心线程 + 非核心线程的上限，队列满时才会创建非核心线程 |
| keepAliveTime | 非核心线程空闲时间 | corePoolSize == maximumPoolSize 时无效 |
| workQueue | 任务缓冲队列 | 核心线程满时存放任务，分有界 / 无界 / 同步队列 |
| threadFactory | 线程创建工厂 | 默认 Executors.defaultThreadFactory ()，可自定义线程名称、优先级等 |
| handler | 拒绝策略 | 队列和最大线程数均满时触发 |
2. 不推荐方式：Executors 静态方法
弊端（阿里巴巴 Java 开发手册强制要求避免）
- FixedThreadPool/SingleThreadExecutor：队列长度为 Integer.MAX_VALUE，易堆积任务导致 OOM
- CachedThreadPool/ScheduledThreadPool：最大线程数为 Integer.MAX_VALUE，易创建大量线程导致 OOM
Executors 线程池类型对比
| FixedThreadPool | 核心线程固定 | 核心线程不回收，队列无界 | 控制最大并发数 |
| ScheduledThreadPool | 核心 + 非核心线程 | 非核心线程闲置立即回收 | 定时 / 周期性任务 |
| CachedThreadPool | 仅非核心线程 | 60s 空闲回收，线程数无界 | 短耗时、数量多的任务 |
| SingleThreadExecutor | 1 个核心线程 | 任务顺序执行，无需同步 | 单线程串行任务（如数据库操作） |
三、核心组件详解
1. 任务队列（workQueue）类型
- ArrayBlockingQueue（有界队列）：长度固定，队列满时创建非核心线程，最大线程满则触发拒绝策略
- LinkedBlockingQueue（无界队列）：长度无限，易因任务堆积导致 OOM
- SynchronousQueue（同步队列）：长度为 0，不缓存任务，直接移交线程执行
2. 拒绝策略（RejectedExecutionHandler）
| AbortPolicy（默认） | 丢弃任务并抛出 RejectedExecutionException | 关键业务（需及时感知异常） |
| DiscardPolicy | 丢弃任务不抛异常 | 无关紧要的业务 |
| DiscardOldestPolicy | 丢弃队列最久任务，重试提交当前任务 | 允许丢弃老任务的场景 |
| CallerRunsPolicy | 由提交任务的主线程执行 | 需所有任务执行完毕的场景 |
四、线程池使用方法
1. 任务提交方式
| execute(Runnable command) | 无 | 无需返回结果的任务 |
| submit(Runnable task) | Future<?> | 需判断任务是否完成 |
| submit(Callable<T> task) | Future<T> | 需获取任务执行结果 |
2. 批量任务执行
- invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)：等待所有任务完成，返回所有结果
- invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit)：超时取消未完成任务
- invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)：返回第一个完成的任务结果
- invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit)：超时取消未完成任务
3. 定时 / 周期性任务（ScheduledThreadPoolExecutor）
- schedule(Runnable/Callable task, long delay, TimeUnit unit)：延时一次执行
- scheduleAtFixedRate(Runnable task, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)：固定周期执行（以上次任务开始时间计算）
- scheduleWithFixedDelay(Runnable task, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit)：固定间隔执行（以上次任务结束时间计算）
4. 线程池关闭
| shutdown() | 不接收新任务，执行完队列中任务 | SHUTDOWN |
| shutdownNow() | 不接收新任务，中断正在执行的任务，返回未执行任务 | STOP |
| isTerminated() | 所有任务执行完毕返回 true | TERMINATED |
关闭方法对比
五、线程池参数设计公式
1. 核心线程数（corePoolSize）
- 公式：核心线程数 = （每秒任务数 × 单个任务执行时间）× 80%（二八原则）
- 示例：每秒 100 个任务，单个任务 0.1 秒 → 100×0.1×0.8=8
2. 任务队列长度（workQueue）
- 公式：队列长度 = 核心线程数 / 单个任务执行时间 × 2
- 示例：核心线程数 10，单个任务 0.1 秒 → 10/0.1×2=200
3. 最大线程数（maximumPoolSize）
- 公式：最大线程数 = （最大每秒任务数 – 队列长度）× 单个任务执行时间
- 示例：最大每秒 1000 个任务，队列长度 200，单个任务 0.1 秒 →（1000-200）×0.1=80
4. 空闲时间（keepAliveTime）
- 无固定公式，根据系统压力和任务间隔调整（默认 60s 可参考）
六、线程池核心原理
1. 任务执行流程
2. 线程池状态流转
线程池通过 ctl（AtomicInteger）维护状态（高 3 位）和工作线程数（低 29 位），五种状态流转如下：
3. 关键源码逻辑
（1）execute () 方法核心流程
（2）线程回收机制
- 非核心线程：空闲时间超过 keepAliveTime 时，通过 poll(keepAliveTime) 超时回收
- 核心线程：默认不回收，allowCoreThreadTimeOut=true 时可回收
- 回收触发：getTask() 方法返回 null → 线程退出循环 → 执行 processWorkerExit() 善后
（3）异常处理机制
- 任务执行抛异常 → 线程退出 → processWorkerExit() 会创建新线程补充核心线程数
- 核心线程数不会因异常全部消失
