Java 线程池（Thread Pool）

一、什么是线程池

线程池 是一种线程管理机制，用于提前创建并复用固定数量的线程，以避免频繁地创建/销毁线程带来的资源开销。

主要优势包括：

• 降低资源消耗（复用线程）
• 提高响应速度（任务提交后可立即执行）
• 方便管理线程（线程数可控，支持超时、拒绝策略等）

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二、线程池的核心类：Executor 和 ThreadPoolExecutor

Java 中的线程池定义在 java.util.concurrent 包下，主要接口和类包括：

接口/类名	说明
Executor	线程池顶层接口，定义任务执行方法
ExecutorService	扩展接口，支持任务返回值、关闭池
ThreadPoolExecutor	线程池的核心实现类
Executors	工厂类，用于创建常见线程池
Future	代表异步任务结果

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三、使用线程池的三种方式

1. 使用 Executors 工厂类（不推荐用于生产）

java复制编辑ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);

pool.execute(() -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行任务");
});

pool.shutdown();

Executors 提供的几种线程池：

方法	描述
newFixedThreadPool(n)	固定大小线程池
newCachedThreadPool()	可自动扩容线程池（适合短任务）
newSingleThreadExecutor()	单线程池
newScheduledThreadPool(n)	定时/周期性任务线程池

说明：Executors 默认使用 无界队列（如 LinkedBlockingQueue），在任务过多时容易导致内存溢出。推荐手动使用 ThreadPoolExecutor。

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2. 手动创建 ThreadPoolExecutor（推荐）

java复制编辑ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(
    2,                      // corePoolSize 核心线程数
    5,                      // maximumPoolSize 最大线程数
    60L,                    // keepAliveTime 空闲线程最大存活时间
    TimeUnit.SECONDS,       // 时间单位
    new ArrayBlockingQueue<>(10), // 等待队列（有界）
    Executors.defaultThreadFactory(), // 线程工厂
    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 拒绝策略
);

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四、线程池任务执行流程

1. 任务提交给线程池
2. 如果线程数 < corePoolSize，创建新线程执行任务
3. 如果线程数 ≥ corePoolSize，任务放入队列等待
4. 如果队列已满且线程数 < maximumPoolSize，创建新线程执行任务
5. 如果队列已满且线程数达到最大，触发拒绝策略

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五、拒绝策略（RejectedExecutionHandler）

当线程池和队列都满了时，线程池会调用 拒绝策略：

策略类	描述
AbortPolicy（默认）	抛出 RejectedExecutionException
CallerRunsPolicy	由提交任务的线程（主线程）执行该任务
DiscardPolicy	直接丢弃任务
DiscardOldestPolicy	丢弃队列中最早的任务，尝试执行当前任务

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六、线程池常用方法

java复制编辑Future<String> future = pool.submit(() -> {
    return "任务执行结果";
});

System.out.println(future.get()); // 获取返回值（阻塞）
java复制编辑pool.shutdown();           // 平滑关闭线程池
pool.shutdownNow();        // 立即关闭线程池（中断正在执行的线程）

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七、线程池参数调优建议

参数	调优建议
corePoolSize	根据 CPU 核数和任务类型（I/O密集 or 计算密集）
maximumPoolSize	通常是 core 数的 1.5 ~ 2 倍
队列类型	推荐使用有界队列（如 ArrayBlockingQueue）
拒绝策略	根据业务场景选择（如降级、记录日志）
keepAliveTime	非核心线程空闲存活时间

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八、实际开发中的应用场景

• Web 服务器处理请求（如 Tomcat 使用线程池处理 Servlet 请求）
• 数据库连接池底层使用线程池管理连接
• 消息处理系统（异步处理消息队列中的任务）
• 定时任务调度（使用 ScheduledExecutorService）

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九、示例：批量执行任务并收集返回值

java复制编辑ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);

List<Future<Integer>> futures = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    int num = i;
    futures.add(pool.submit(() -> {
        Thread.sleep(1000);
        return num * num;
    }));
}

for (Future<Integer> f : futures) {
    System.out.println("结果：" + f.get());
}

pool.shutdown();

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十、补充：线程池监控与可视化

可以通过以下方式监控线程池运行状态：

java复制编辑ThreadPoolExecutor pool = (ThreadPoolExecutor) Executors.newFixedThreadPool(3);

System.out.println(pool.getPoolSize());         // 当前线程池大小
System.out.println(pool.getActiveCount());      // 活跃线程数
System.out.println(pool.getQueue().size());     // 队列长度
System.out.println(pool.getCompletedTaskCount());// 完成任务数