深入解析 Java 线程池：核心概念、参数、工作流程与实战

1. 什么是线程池？

线程池（Thread Pool） 是 Java 并发编程中的一种优化机制，它通过 复用线程 来减少线程创建与销毁的开销，提高程序的执行效率，适用于 高并发任务处理。

线程池的核心优势

降低资源消耗：复用线程，避免频繁创建和销毁。
提高响应速度：任务到达时可立即执行，无需等待新线程创建。
控制并发量：通过线程池大小限制线程数量，防止系统资源耗尽。
提供管理能力：可设定 任务队列、超时策略、拒绝策略 等。

2. 线程池的核心参数

Java 线程池由 ThreadPoolExecutor 管理，其构造函数包含以下核心参数：

public ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,    // 核心线程数
    int maximumPoolSize, // 最大线程数
    long keepAliveTime,  // 非核心线程存活时间
    TimeUnit unit,       // 时间单位
    BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 任务队列
    ThreadFactory threadFactory,       // 线程工厂
    RejectedExecutionHandler handler   // 拒绝策略
) {
    ...
}

核心参数解析

参数	作用
`corePoolSize`	核心线程数，即最小线程数，线程池初始化时默认不创建线程，只有任务到来时才创建
`maximumPoolSize`	线程池最大线程数，超过 `corePoolSize` 后，任务队列满时才会创建新线程
`keepAliveTime`	线程空闲存活时间，超过 `corePoolSize` 的额外线程空闲超过该时间后会被销毁
`unit`	`keepAliveTime` 的时间单位，如 `TimeUnit.SECONDS`
`workQueue`	存放等待执行的任务队列，如 `LinkedBlockingQueue`
`threadFactory`	线程创建工厂，默认为 `Executors.defaultThreadFactory()`
`handler`	线程池饱和后的拒绝策略，如 `AbortPolicy`

3. 线程池的工作流程

线程池的执行逻辑如下：

核心线程池是否已满：未满，则创建新线程执行任务。
任务队列是否已满：未满，则任务进入队列等待。
最大线程池是否已满：未满，则创建新的线程执行任务。
线程池已满，任务队列也已满：触发 拒绝策略 处理。
空闲线程超过 keepAliveTime：非核心线程会被回收。

4. Java 内置的线程池（Executors 工具类）

Java 提供了 Executors 工具类，封装了几种常见的线程池：

1️⃣ 固定大小线程池（FixedThreadPool）

ExecutorService fixedPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

特点：

线程数固定，任务队列无限长，适用于 长期执行的固定任务。
线程空闲时不会被销毁。

2️⃣ 缓存线程池（CachedThreadPool）

ExecutorService cachedPool = Executors.newCachedThreadPool();

特点：

线程数量不固定，空闲 60s 后销毁。
适用于 高并发、短时间任务。

3️⃣ 单线程池（SingleThreadExecutor）

ExecutorService singlePool = Executors.newSingleThreadExecutor();

特点：

只有一个线程，任务按顺序执行。
适用于 任务串行执行的场景。

4️⃣ 定时任务线程池（ScheduledThreadPool）

ScheduledExecutorService scheduledPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);

特点：

支持 延迟执行 和 周期执行。
适用于 定时任务。

示例：

scheduledPool.schedule(() -> System.out.println("延迟任务"), 3, TimeUnit.SECONDS);

5. 线程池的拒绝策略

当线程池达到 maximumPoolSize，且任务队列已满时，会触发 拒绝策略：

拒绝策略	说明
`AbortPolicy`	默认策略，直接抛出 `RejectedExecutionException`
`CallerRunsPolicy`	调用线程执行任务，防止丢失
`DiscardPolicy`	直接丢弃新任务，不抛异常
`DiscardOldestPolicy`	丢弃最早的任务，尝试提交新任务

示例：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    2, 4, 30, TimeUnit.SECONDS,
    new LinkedBlockingQueue<>(10),
    Executors.defaultThreadFactory(),
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
);

6. 线程池实战代码

6.1 自定义线程池

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
            2, 4, 30, TimeUnit.SECONDS,
            new LinkedBlockingQueue<>(10),
            Executors.defaultThreadFactory(),
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
        );

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            final int taskNum = i;
            executor.execute(() -> {
                System.out.println("执行任务 " + taskNum + " 线程: " + Thread.currentThread().getName());
            });
        }

        executor.shutdown();
    }
}

7. 线程池的常见问题及优化

问题 1：任务堆积导致 OOM

原因：任务过多，队列无限增长。
解决方案：使用 有界队列，限制任务数量。

问题 2：线程泄漏

原因：未正确关闭线程池。
解决方案：调用 shutdown() 或 shutdownNow()。

问题 3：CPU 资源浪费

原因：maximumPoolSize 设太大，频繁创建/销毁线程。
解决方案：设置合理的 核心线程数。

8. 结论

✅ 线程池是 Java 并发编程的核心组件，提供了 线程复用、任务管理 能力。
✅ ThreadPoolExecutor 提供了 参数化控制，可以灵活管理线程生命周期。
✅ Executors 提供了 固定、缓存、单线程、定时 线程池，适用于不同场景。
✅ 拒绝策略 保障线程池稳定性，避免任务堆积。

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