线程池原理最全详解：从概念到实现

线程池原理最全详解：从概念到实现

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/zhzjn/article/details/143191839

线程池是Java并发编程的核心技术之一，广泛应用于高并发场景中。本文将从线程池的基本概念出发，深入探讨其工作原理、实现机制以及使用注意事项，帮助读者全面理解这一重要知识点。

线程池概述

线程池（Thread Pool）是一种多线程管理技术，它维护了一组预先创建的线程，用来执行提交的任务。在 Java 中，线程池通过 Executor 接口进行管理，Executors 工具类提供了各种方便的线程池创建方法。

例如，创建一个固定大小的线程池：

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);

通过使用线程池，系统可以避免频繁创建和销毁线程的开销，从而提高性能和响应速度。尤其在任务短小且频繁时，通过复用线程，可以避免大量的资源消耗。

线程池实现原理

线程池的实现原理，如下图所示：

主要包含以下步骤：

第一步：判断核心线程是否有空闲

当有新任务提交到线程池时，线程池会首先检查核心线程池中的线程（数量为 corePoolSize）。

int currentPoolSize = workerCount.get();
if (currentPoolSize < corePoolSize) {
    if (addWorker(command, true)) // 创建核心线程执行任务
        return;
}

如果核心线程数小于 corePoolSize，或者有核心线程处于空闲状态，线程池会直接创建一个新的核心线程来执行这个任务。

第二步：判断工作队列是否已满

如果核心线程都在执行任务，且线程数量已经达到 corePoolSize，则任务不会立即创建新的线程，而是进入任务队列。

// 第二步：尝试将任务添加到队列
if (workQueue.offer(command)) {
    int recheck = workerCount.get();
    if (recheck == 0) // 如果线程池空闲，启动一个核心线程
        addWorker(null, false);
}

第三步：判断线程池的最大线程数

如果任务队列已满，且线程池中的线程数少于 maximumPoolSize。线程池会尝试创建一个新的非核心线程（即超出 corePoolSize 的线程），用于处理当前提交的任务。

// 第三步：如果队列满了，判断是否可以创建新的非核心线程
else if (!addWorker(command, false)) {
    // 第四步：如果无法创建新的非核心线程，执行拒绝策略
    reject(command);
}

第四步：拒绝策略

当任务队列已满，且线程池中的线程数已经达到 maximumPoolSize 时，线程池无法接纳更多任务，这时线程池会使用预设的饱和策略来处理这个任务。

// 第四步：如果无法创建新的非核心线程，执行拒绝策略
reject(command);

常见的饱和策略包括：

• AbortPolicy：默认策略，抛出 RejectedExecutionException 异常，通知提交任务的线程池已满；
• CallerRunsPolicy：让提交任务的线程自己执行这个任务，以减少新任务提交的压力；
• DiscardPolicy：直接丢弃当前提交的任务，不做任何处理；
• DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务，然后尝试提交新任务。

线程池的注意事项

配置线程池时需要根据系统负载、CPU 核心数、和任务类型进行合理配置。例如：

• CPU 密集型任务，可以设置 corePoolSize 接近 CPU 核心数；
• I/O 密集型任务，可以设置较高的 corePoolSize，允许更多线程等待 I/O 操作。

阻塞队列的选择也很关键：

• 无界队列，适合任务处理速度较快、不会积压太多任务的场景；
• 有界队列，适用于任务量高的场景，通过限制队列长度防止任务过载。