ExecutorService线程池原理是什么

ExecutorService 是 Java 并发包 java.util.concurrent 中的一个接口，它提供了一种将任务提交给线程池执行的方式。线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。线程池线程的主要优点是减少了创建和销毁线程的次数，大大提高了系统性能。

ExecutorService 线程池的原理主要包括以下几个方面：

1. 任务队列

• ExecutorService 使用一个阻塞队列来存储待执行的任务。
• 当提交一个新任务时，如果线程池中的线程都在忙于执行其他任务，新任务会被放入队列中等待。
• 队列可以是无界队列（如 LinkedBlockingQueue）或有界队列（如 ArrayBlockingQueue）。

2. 工作线程

• 线程池维护一组工作线程，这些线程会不断地从任务队列中取出任务并执行。
• 工作线程的数量可以在创建线程池时指定，也可以通过 setCorePoolSize 和 setMaximumPoolSize 方法动态调整。

3. 线程池大小管理

• 核心线程数（Core Pool Size）：线程池中始终保持的最小线程数量，即使它们处于空闲状态也不会被销毁。
• 最大线程数（Maximum Pool Size）：线程池中允许的最大线程数量。当任务队列满了并且所有核心线程都在忙时，线程池可以创建新的非核心线程，直到达到这个最大值。
• 存活时间（Keep Alive Time）：对于非核心线程，如果它们在一段时间内没有执行任务，就会被终止。

4. 任务拒绝策略

• 当任务队列满了并且线程池中的线程数已经达到最大值时，新提交的任务会被拒绝。
• ExecutorService 提供了四种拒绝策略：
  • AbortPolicy：默认策略，抛出 RejectedExecutionException。
  • CallerRunsPolicy：由调用线程执行被拒绝的任务。
  • DiscardPolicy：直接丢弃被拒绝的任务。
  • DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务，然后重新尝试提交被拒绝的任务。

5. 生命周期管理

• ExecutorService 提供了 shutdown 和 shutdownNow 方法来控制线程池的生命周期。
  • shutdown：平滑地关闭线程池，不再接受新任务，但会等待已提交的任务执行完毕。
  • shutdownNow：立即关闭线程池，尝试停止所有正在执行的任务，并返回等待执行的任务列表。

6. 监控和调试

• 可以通过 ThreadPoolExecutor 提供的方法来监控线程池的状态，如 getActiveCount、getCompletedTaskCount、getTaskCount 等。

示例代码

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个固定大小的线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

        // 提交10个任务
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int taskNumber = i;
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("Task " + taskNumber + " is running on thread " + Thread.currentThread().getName());
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("Task " + taskNumber + " is completed");
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

通过理解这些原理，可以更好地利用 ExecutorService 来优化多线程应用程序的性能和资源管理。