Java线程池的线程执行策略

# 1. 简介

## 1.1 什么是线程池

线程池是一种管理和复用线程的机制。它包含一个线程集合，可以调度提交的任务给线程执行。在任务执行完毕后，线程可以返回线程池中继续执行其他任务，而不是销毁并重新创建线程。

## 1.2 为什么需要线程池

在很多应用场景中，需要同时处理多个任务，而每个任务的处理时间可能不同。如果为每个任务都创建一个新线程，会导致线程数量过多，消耗大量的系统资源。而线程池可以重用线程，减少线程创建和销毁的开销，提高系统的性能和资源利用率。

## 1.3 Java中的线程池类及其常用方法

Java提供了一个ThreadPoolExecutor类来实现线程池的功能。它是ExecutorService接口的实现类，并且提供了丰富的方法来管理和控制线程池的行为和属性。

常用的ThreadPoolExecutor类方法包括：

- `execute(Runnable task)`: 提交一个任务到线程池执行。
- `submit(Callable<T> task)`: 提交一个可返回结果的任务到线程池执行，并返回一个表示该任务的未来结果的Future对象。
- `shutdown()`: 优雅地关闭线程池，等待所有已提交的任务执行完毕。
- `shutdownNow()`: 强制关闭线程池，立即停止所有任务的执行，并返回尚未执行的任务列表。
- `getActiveCount()`: 获取线程池中正在执行任务的线程数量。
- `getCompletedTaskCount()`: 获取已完成执行的任务数量。
- `getTaskCount()`: 获取线程池已执行和未执行的总任务数量。
- `getQueue()`: 获取线程池中等待执行的任务队列。

# 2. 线程池的创建与使用

在前面的章节中，我们已经了解到线程池的概念和作用。本章将详细介绍如何创建和使用线程池。首先，我们需要了解如何创建一个线程池对象。

#### 2.1 如何创建线程池

Java提供了`ThreadPoolExecutor`类来创建线程池。一般通过`Executors`工具类中的静态方法来创建线程池对象，下面是创建线程池的几种常用方法：

1. `newFixedThreadPool(int nThreads)`：创建一个固定大小的线程池，线程池中的线程数固定为`nThreads`。
2. `newCachedThreadPool()`：创建一个可缓存的线程池，线程池中的线程数根据任务数量自动调整。
3. `newSingleThreadExecutor()`：创建一个单线程的线程池，只有一个线程在执行任务。
4. `newScheduledThreadPool(int corePoolSize)`：创建一个定时执行任务的线程池，可以指定线程池中的核心线程数。

下面是使用`newFixedThreadPool()`方法创建一个固定大小的线程池的示例代码：

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

public class ThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程池
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

        // 提交任务到线程池
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int taskNum = i;
            threadPool.execute(() -> {
                System.out.println("正在执行任务 " + taskNum);
                // 任务逻辑代码
            });
        }

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

#### 2.2 设置线程池的属性

创建线程池后，我们还可以通过设置线程池的属性来满足不同的需求。线程池的属性包括核心线程数、最大线程数、线程空闲时间、任务队列等。

1. `corePoolSize`：线程池的核心线程数，线程池会一直保持这个核心线程数的线程在运行状态。
2. `maximumPoolSize`：线程池允许的最大线程数，超过核心线程数后，空闲线程的存活时间由`keepAliveTime`决定。
3. `keepAliveTime`：线程空闲时间，当线程池中的线程数超过核心线程数时，空闲线程的存活时间超过这个时间后，会被回收。
4. `unit`：存活时间的时间单位。
5. `workQueue`：等待执行的任务队列，有多种实现方式可选择，例如`ArrayBlockingQueue`、`LinkedBlockingQueue`等。

下面是设置线程池属性的示例代码：

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

public class ThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程池
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                5, // corePoolSize
                10, // maximumPoolSize
                60, // keepAliveTime
                TimeUnit.SECONDS, // unit
                new ArrayBlockingQueue<>(100) // workQueue
        );

        // 提交任务到线程池
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int taskNum = i;
            threadPool.execute(() -> {
                System.out.println("正在执行任务 " + taskNum);
                // 任务逻辑代码
            });
        }

        // 关闭线程池
        threadPool.s