ThreadPoolExecutor 参数与执行流程

线程池 · 第 1/4 篇
下一篇：《线程池拒绝策略与常见故障》

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开头：为什么 Tomcat 要管线程而不是随手 new

每来一个 HTTP 请求就 new Thread，创建销毁和调度开销会拖垮系统。线程池把线程复用起来：任务到达立刻有工人处理，峰值时排队或扩容，低谷时回收多余线程——Tomcat、异步网关、批处理框架都依赖这套机制。

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一、线程池的优势

• 降低资源消耗：复用线程，减少创建销毁
• 提高响应速度：任务到达即可执行
• 提高可管理性：统一分配、调优、监控
• 扩展能力：ScheduledThreadPoolExecutor 支持定时/周期任务

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二、创建线程池：推荐 ThreadPoolExecutor

参数	含义
corePoolSize	核心线程数，默认 0 线程，来任务才创建
maximumPoolSize	队列满后最多扩到的线程数
keepAliveTime + unit	非核心线程空闲超时回收
workQueue	任务队列（有界/无界/同步）
threadFactory	创建线程的工厂
handler	拒绝策略

队列选型：

• ArrayBlockingQueue：有界，满则开非核心线程
• LinkedBlockingQueue：默认无界，易 OOM
• SynchronousQueue：不缓冲，直接移交

拒绝策略：AbortPolicy（抛异常）、CallerRunsPolicy（调用线程执行）、DiscardOldestPolicy（丢最旧）、DiscardPolicy（静默丢弃）。

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    5, 10, 60L, TimeUnit.SECONDS,
    new ArrayBlockingQueue<>(100),
    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
);

为什么不推荐 Executors

阿里巴巴开发手册要求显式使用 ThreadPoolExecutor：newFixedThreadPool 用无界 LinkedBlockingQueue；newCachedThreadPool 最大线程数无限——流量异常时风险很大。

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三、提交与关闭

• execute(Runnable)：无返回值
• submit：返回 Future（内部仍调 execute）
• invokeAll / invokeAny：批量任务

ScheduledThreadPoolExecutor：schedule 延时一次；scheduleAtFixedRate 固定周期；scheduleWithFixedDelay 固定间隔。

关闭：

	shutdown	shutdownNow
接收新任务	否	否
处理队列任务	是	否
中断执行中任务	否	是
返回未执行任务	否	是
线程池状态	SHUTDOWN	STOP

awaitTermination(timeout) 等待终止；超时则 shutdownNow() 强制关闭。

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四、参数设计思路

核心线程数：按任务耗时与 QPS 估算。例：单任务 0.1s，每秒 100 任务 → 约需 10 核心线程（二八原则留余量）。

队列长度：核心线程数 / 单任务耗时 × 2，上例约 200。

最大线程数：(最大任务数 - 队列长度) × 单任务耗时，上例 (1000-200)×0.1=80。

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五、execute 执行流程

1. 工作线程数 < corePoolSize → 创建核心线程执行
2. 否则尝试入队；入队成功且 worker=0 → 补一个非核心线程
3. 入队失败 → 创建非核心线程；仍失败 → 拒绝策略

要点：

• 只要线程数 < corePoolSize，即使有空闲核心线程也会新建（非公平）
• 线程池必须配阻塞队列：worker 从队列取任务，空队列时阻塞等待

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六、五种状态与 ctl

AtomicInteger ctl 高 3 位表状态，低 29 位表工作线程数：

状态	含义
RUNNING	接任务并处理队列
SHUTDOWN	不接新任务，处理队列
STOP	不接新任务，不处理队列，中断执行中任务
TIDYING	线程清空，调 terminated()
TERMINATED	terminated() 执行完毕

状态转换：RUNNING → SHUTDOWN（调 shutdown）；(RUNNING|SHUTDOWN) → STOP（调 shutdownNow）；SHUTDOWN → TIDYING（队列空且无 worker）；STOP → TIDYING（无 worker）；TIDYING → TERMINATED（terminated 回调完成）。

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七、execute 源码与 addWorker

public void execute(Runnable command) {
    int c = ctl.get();
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true)) return;
    }
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
        if (!isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
        return;
    }
    if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}

addWorker 四步：判断线程数上限 → ctl+1 → 构造 Worker 加入 workers → thread.start()。

Worker 循环：getTask() 从队列取任务 → 加锁执行 → 异常时 processWorkerExit 并可能补新 worker 维持核心数。

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小结

• 用 ThreadPoolExecutor 显式指定有界队列和拒绝策略
• 执行顺序：核心线程 → 队列 → 非核心线程 → 拒绝
• 下一篇聚焦 拒绝策略、Executors 陷阱与线上故障案例