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ThreadPoolExecutor 线程池：深度解析执行流程和关键机制

在 Java 并发编程中，ThreadPoolExecutor 线程池是一个重要的组件，它负责管理线程池中的工作线程，以高效地执行任务。本文将深入探究 ThreadPoolExecutor 的执行流程，了解它如何回收非核心线程、维护核心线程，以及它在拒绝策略方面的运作方式。

线程池执行流程

当我们提交一个任务时，它会进入线程池的任务队列中。当工作线程空闲时，它会从队列中获取任务并执行它。一旦任务完成或出现异常，工作线程就会将结果或异常信息返回给调用者。

回收非核心线程

非核心线程会在以下几种情况下被回收：

• 存活时间策略： 如果非核心线程空闲时间超过一定时间，它会被回收。
• 核心线程数策略： 当核心线程数发生变化时，非核心线程可能会被回收，以匹配实际需求。
• 任务队列长度策略： 当任务队列长度超过一定阈值时，非核心线程可能会被回收，以防止任务队列过长。

维护核心线程

核心线程会在以下几种情况下被维护：

• 始终保持核心线程数： 无论任务数量如何变化，核心线程数始终保持不变。
• 按需创建核心线程： 当任务数量增加时，会创建新的核心线程来处理任务。
• 回收空闲核心线程： 当核心线程空闲时间超过一定时间后，可能会被回收。

拒绝策略

当线程池中的任务数量超过线程池的容量时，ThreadPoolExecutor 线程池会根据拒绝策略来处理新提交的任务。拒绝策略有四种：

• 抛出异常： 当线程池达到容量时，会抛出 RejectedExecutionException 异常。
• 丢弃任务： 当线程池达到容量时，会丢弃新提交的任务。
• 调用者运行： 当线程池达到容量时，由调用者自己执行新提交的任务。
• 饱和策略： 当线程池达到容量时，等待任务队列中有空闲位置再执行新提交的任务。

代码示例

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

public class ThreadPoolExecutorExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程池，核心线程数为 2，最大线程数为 4，任务队列大小为 10
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = (ThreadPoolExecutor) Executors.newFixedThreadPool(2, 4, 10);

        // 提交 10 个任务到线程池
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threadPoolExecutor.execute(() -> {
                System.out.println("任务 " + Thread.currentThread().getName() + " 正在执行");
            });
        }

        // 查看线程池的状态
        System.out.println("核心线程数：" + threadPoolExecutor.getCorePoolSize());
        System.out.println("最大线程数：" + threadPoolExecutor.getMaximumPoolSize());
        System.out.println("任务队列大小：" + threadPoolExecutor.getQueue().size());
    }
}

常见问题解答

1. 什么是核心线程和非核心线程？

   • 核心线程在任何情况下都不会被回收，而非核心线程会在任务减少时被回收。

2. ThreadPoolExecutor 的拒绝策略是什么？

   • ThreadPoolExecutor 提供四种拒绝策略：抛出异常、丢弃任务、调用者运行和饱和策略。

3. 如何配置 ThreadPoolExecutor 的线程池参数？

   • 使用 ThreadPoolExecutor 的构造函数或 setCorePoolSize()、setMaxPoolSize() 和 setQueueCapacity() 方法配置线程池参数。

4. 什么时候应该使用 ThreadPoolExecutor？

   • 当你需要管理线程池并优化并发性能时，可以使用 ThreadPoolExecutor。

5. 如何监控 ThreadPoolExecutor 的性能？

   • 使用 ThreadPoolExecutor 的 getCompletedTaskCount()、getPoolSize() 和 getQueueSize() 等方法监控线程池的性能。