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关键词：Java 并发、线程池、ThreadPoolExecutor、线程管理、线程复用、性能优化
✅ 摘要
在高并发系统中，频繁地创建和销毁线程会带来显著的性能开销。为了解决这个问题，Java 提供了线程池机制来统一管理和复用线程资源。线程池是 Java 并发编程中的核心组件之一，广泛应用于任务调度、异步处理、定时任务等场景。
本文将全面讲解 Java 中线程池的核心概念、工作原理、常见参数配置、拒绝策略、自定义线程池、最佳实践等内容，并提供大量 可运行的示例代码，帮助你深入理解线程池的使用方式与底层机制。
📌 一、为什么需要线程池？
1.1 线程的生命周期成本
每次新建一个线程都要进行：
- 内存分配
- 栈空间初始化
- 线程注册操作系统资源
- 调度器调度线程执行
这些操作在高并发下会产生明显的性能瓶颈。
1.2 线程池的作用
- 线程复用：避免频繁创建和销毁线程
- 控制最大并发数：防止系统因线程过多而崩溃
- 任务队列管理：实现任务排队、延迟执行等功能
- 提高响应速度：线程提前准备好，直接执行任务
📌 二、Java 中的线程池体系结构
2.1 主要类图关系
Executor↑
ExecutorService↑
AbstractExecutorService↑
ThreadPoolExecutor
Executor：最顶层接口，只有一个execute(Runnable)方法ExecutorService：扩展了提交任务的方法（submit）、关闭方法等ThreadPoolExecutor：线程池的核心实现类
📌 三、线程池的核心参数详解
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler)
| 参数 | 说明 |
|---|---|
corePoolSize | 核心线程数，即使空闲也不会被回收 |
maximumPoolSize | 最大线程数，当任务队列满时可以扩容至该值 |
keepAliveTime | 非核心线程的最大存活时间 |
unit | 存活时间单位 |
workQueue | 任务等待队列 |
threadFactory | 创建新线程的工厂 |
handler | 拒绝策略 |
📌 四、线程池的工作流程详解
线程池的任务执行流程如下：
- 如果当前线程数 <
corePoolSize，则新建线程执行任务； - 否则，将任务加入阻塞队列；
- 如果队列已满且当前线程数 <
maximumPoolSize，则新建非核心线程执行任务； - 如果队列已满且线程数 >=
maximumPoolSize，则触发拒绝策略。
📌 注意：如果使用无界队列（如 LinkedBlockingQueue），maximumPoolSize 将失效。
📌 五、常见的线程池类型（Executors 工具类）
Java 提供了几个常用的线程池工厂方法：
5.1 固定大小线程池（FixedThreadPool）
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
- 核心线程数 = 最大线程数
- 使用无界队列（
LinkedBlockingQueue） - 适用于负载较重、任务数量稳定的场景
5.2 缓存线程池（CachedThreadPool）
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
- 核心线程数为 0，最大线程数为 Integer.MAX_VALUE
- 非核心线程超时时间为 60 秒
- 适用于执行大量短期异步任务的场景
5.3 单线程线程池（SingleThreadExecutor）
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
- 只有一个线程，保证任务顺序执行
- 使用无界队列
- 适用于需要顺序执行任务的场景
5.4 定时任务线程池（ScheduledThreadPool）
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(2);
executor.scheduleAtFixedRate(() -> {System.out.println("每两秒执行一次");
}, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);
- 支持定时任务和周期性任务执行
- 常用于心跳检测、日志采集、定时清理等场景
📌 六、线程池的拒绝策略
当任务无法提交时（队列满 + 线程数已达上限），线程池会调用拒绝策略处理器。
Java 提供了以下几种内置拒绝策略：
| 策略 | 行为 |
|---|---|
AbortPolicy（默认） | 抛出 RejectedExecutionException 异常 |
CallerRunsPolicy | 由调用线程（提交任务的线程）自己执行该任务 |
DiscardOldestPolicy | 丢弃队列中最老的一个任务，尝试再次提交 |
DiscardPolicy | 默默丢弃任务，不抛异常也不执行 |
自定义拒绝策略示例：
RejectedExecutionHandler handler = (r, executor) -> {System.out.println("任务被拒绝：" + r.toString());
};ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 60, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(2), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
);
📌 七、线程池的最佳实践
7.1 不要使用 Executors 工厂方法创建线程池（推荐自定义）
因为：
newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor使用的是 无界队列，可能导致内存溢出newCachedThreadPool的最大线程数是无限的，可能耗尽系统资源
✅ 推荐做法：使用 ThreadPoolExecutor 显式指定参数
ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10,60L, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(100),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
);
7.2 合理设置参数
| 场景 | 推荐参数 |
|---|---|
| CPU 密集型任务 | corePoolSize = CPU核心数 |
| IO 密集型任务 | corePoolSize = CPU核心数 * 2 |
| 高吞吐任务 | 设置较大的队列容量和合理的拒绝策略 |
7.3 关闭线程池
executor.shutdown(); // 温和关闭，不再接受新任务，等待已有任务完成
executor.shutdownNow(); // 强制关闭，尝试中断正在执行的任务
📌 八、线程池的监控与调试
可以通过继承 ThreadPoolExecutor 或使用 ThreadPoolTaskExecutor（Spring 提供）来监控线程池状态。
@Override
protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {System.out.println("任务开始执行：" + r);
}@Override
protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {System.out.println("任务结束执行：" + r);
}
📌 九、完整示例代码
import java.util.concurrent.*;public class ThreadPoolDemo {public static void main(String[] args) {ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(2, 4,60L, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(2),new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());for (int i = 0; i < 10; i++) {final int taskNo = i;executor.execute(() -> {System.out.println("执行任务 " + taskNo + "，线程：" + Thread.currentThread().getName());try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});}executor.shutdown();}
}
✅ 总结
| 特性 | 说明 |
|---|---|
| 线程池作用 | 提高线程复用率、降低系统开销 |
| 核心参数 | corePoolSize、maximumPoolSize、workQueue、handler |
| 工作流程 | 核心线程 → 队列 → 扩容 → 拒绝 |
| 拒绝策略 | Abort、CallerRuns、DiscardOldest、Discard |
| 最佳实践 | 显式创建线程池、合理设置参数、优雅关闭 |
| 应用场景 | 并发请求处理、定时任务、批量数据处理等 |
📚 参考资料
- Java 官方文档 - ExecutorService