Java线程池概述

什么是线程池

线程池（Thread Pool）是一种基于池化思想管理线程的工具，经常出现在多线程服务器中，如MySQL。

注： 池化，顾名思义，是为了最大化收益并最小化风险，而将资源统一在一起管理的一种思想。

线程过多会带来额外的开销，其中包括创建销毁线程的开销、调度线程的开销等等，同时也降低了计算机的整体性能。线程池维护多个线程，等待监督管理者分配可并发执行的任务，实现了线程和任务之间的解耦。这种做法，一方面避免了处理任务时创建销毁线程开销的代价，另一方面避免了线程数量膨胀导致的过分调度问题，保证了对内核的充分利用。

下图展示了线程池的原理：

为什么用线程池

1. 线程池要解决什么问题？

   线程池解决的核心问题就是资源管理问题。在并发环境下，系统不能够确定在任意时刻中，有多少任务需要执行，有多少资源需要投入。这种不确定性将带来以下若干问题：

   • 频繁申请/销毁资源和调度资源，将带来额外的消耗，可能会非常巨大。
   • 对资源无限申请缺少抑制手段，易引发系统资源耗尽的风险。
   • 系统无法合理管理内部的资源分布，会降低系统的稳定性。

2. 线程池的好处

   • 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
   • 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
   • 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

3. 什么时候使用线程池

   • 单个任务处理时间比较短
   • 需要处理的任务数量很大

Java中线程池类图

上图展示了Java中和线程池相关的部分类图。其中层次关系如下：

• Executor接口：线程池顶层接口，提供了一种思想： 将任务提交和任务执行进行解耦。

  用户无需关注如何创建线程，如何调度线程来执行任务，用户只需提供Runnable对象，将任务的运行逻辑提交到执行器(Executor)中，由Executor框架完成线程的调配和任务的执行部分。

• ExecutorService接口：增加了一些能力

  • 扩充执行任务的能力，补充可以为一个或一批异步任务生成Future的方法；
  • 提供了管控线程池的方法，比如停止线程池的运行。

• ScheduledExecutorService ： 扩展了ExecutorService。支持Future和定期执行任务

• AbstractExecutorService：上层抽象类， 将执行任务的流程串联了起来，保证下层的实现只需关注一个执行任务的方法即可。

• 底层实现类：ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor

  一方面维护自身的生命周期，另一方面同时管理线程和任务，使两者良好的结合从而执行并行任务。

参考资料

1. http://www.ideabuffer.cn/2017/04/04/
2. https://tech.meituan.com/2020/04/02/java-pooling-pratice-in-meituan.html
3. https://pdai.tech/md/java/thread/java-thread-x-juc-executor-ThreadPoolExecutor.html