如果我们使用线程的时候就去创建一个线程，这样实现起来非常简便，但是就会有一个问题：
如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。
那么有没有一种办法使得线程可以复用，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务？
在Java中可以通过线程池来达到这样的效果。主要讲解一下ThreadPoolExecutor这个类，先出其方法讲起，然后在讲述它的实现原理，接着给出它的使用示例，最后讨论一下如果合理配置线程池的大小。
java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor类是线程池中最核心的一个类，因此如果要透彻地了解Java中的线程池，必须先了解这个类。下面我们来看一下ThreadPoolExecutor类的具体实现源码。
在ThreadPoolExecutor类中提供了四个构造方法：
public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService { ... public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler); } public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, defaultHandler); } public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), handler); } public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) {...} }从上面的代码可以得知，ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService类，并提供了四个构造器，事实上，通过观察每个构造器的源码具体实现，发现前面三个构造器都是调用的第四个构造器进行的初始化工作。
下面解释下一下构造器中各个参数的含义：
corePoolSize：核心池的大小。在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中；
maximumPoolSize：线程池最大线程数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程；
keepAliveTime：表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize。即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0；
unit：参数keepAliveTime的时间单位，有7种取值，在TimeUnit类中有7种静态属性：
TimeUnit.DAYS; //天 TimeUnit.HOURS; //小时 TimeUnit.MINUTES; //分钟 TimeUnit.SECONDS; //秒 TimeUnit.MILLISECONDS; //毫秒 TimeUnit.MICROSECONDS; //微妙 TimeUnit.NANOSECONDS; //纳秒workQueue：一个阻塞队列，用来存储等待执行的任务，这个参数的选择也很重要，会对线程池的运行过程产生重大影响，一般来说，这里的阻塞队列有以下几种选择：
ArrayBlockingQueue; LinkedBlockingQueue; SynchronousQueue;ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue使用较少，一般使用LinkedBlockingQueue和Synchronous。线程池的排队策略与BlockingQueue有关。
threadFactory：线程工厂，主要用来创建线程；
handler：表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值：
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程） ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务从上面给出的ThreadPoolExecutor类的代码可以知道，ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService，我们来看一下AbstractExecutorService的实现
public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {}AbstractExecutorService是一个抽象类，它实现了ExecutorService接口。 我们接着看ExecutorService接口的实现：
public interface ExecutorService extends Executor {}而ExecutorService又是继承了Executor接口，我们看一下Executor接口的实现：
public interface Executor { void execute(Runnable command); }现在就明白ThreadPoolExecutor、AbstractExecutorService、ExecutorService和Executor几个之间的关系了。
Executor是一个顶层接口，在它里面只声明了一个方法execute(Runnable)，返回值为void，参数为Runnable类型，从字面意思可以理解，就是用来执行传进去的任务的； 然后ExecutorService接口继承了Executor接口，并声明了一些方法：submit、invokeAll、invokeAny以及shutDown等；
抽象类AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口，基本实现了ExecutorService中声明的所有方法；
然后ThreadPoolExecutor继承了类AbstractExecutorService。
在ThreadPoolExecutor类中有几个非常重要的方法：
execute() submit() shutdown() shutdownNow()execute()方法实际上是Executor中声明的方法，在ThreadPoolExecutor进行了具体的实现，这个方法是ThreadPoolExecutor的核心方法，通过这个方法可以向线程池提交一个任务，交由线程池去执行。
submit()方法是在ExecutorService中声明的方法，在AbstractExecutorService就已经有了具体的实现，在ThreadPoolExecutor中并没有对其进行重写，这个方法也是用来向线程池提交任务的，但是它和execute()方法不同，它能够返回任务执行的结果，去看submit()方法的实现，会发现它实际上还是调用的execute()方法，只不过它利用了Future来获取任务执行结果（Future相关内容将在下一篇讲述）。
shutdown()和shutdownNow()是用来关闭线程池的。
还有很多其他的方法： 比如：getQueue() 、getPoolSize() 、getActiveCount()、getCompletedTaskCount()等获取与线程池相关属性的方法，有兴趣的朋友可以自行查阅API。
以上从宏观上介绍了ThreadPoolExecutor，下面我们来深入解析一下线程池的具体实现原理，将从下面几个方面讲解： 1. 线程池状态 2. 生产消费模式 3. 排队策略 4. 任务拒绝策略 5. 线程池的关闭 6. 线程池容量的动态调整
在ThreadPoolExecutor中定义了几个static final变量表示线程池的各个状态，runState存储在高位中（java7中是用一个volatile类型的变量来进行存储）：
// runState is stored in the high-order bits private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS; private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS; private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS; private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS; private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS;runState表示当前线程池的状态
当创建线程池后，初始时，线程池处于RUNNING状态；
如果调用了shutdown()方法，则线程池处于SHUTDOWN状态，此时线程池不能够接受新的任务，它会等待所有任务执行完毕；
如果调用了shutdownNow()方法，则线程池处于STOP状态，此时线程池不能接受新的任务，并且会去尝试终止正在执行的任务；
当所有任务都执行完毕，并且workerCount为0，那么就进入TIDYING状态，然后随机运行terminated()方法
当线程池处于SHUTDOWN或STOP状态，并且所有工作线程已经销毁，任务缓存队列已经清空或执行结束后，线程池被设置为TERMINATED状态。
在ThreadPoolExecutor类中，最核心的任务提交方法是execute()方法，虽然通过submit也可以提交任务，但是实际上submit方法里面最终调用的还是execute()方法，所以我们只需要研究execute()方法的实现原理即可：
public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); int c = ctl.get(); if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } 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); } else if (!addWorker(command, false)) reject(command); }1.如果线程池中的线程数小于corePoolSize，那么就根据给定的Runnable任务去启动一个新的线程，并作为第一个任务。addWorker的调用会原子的检查runState和workerCount，以此来避免不改加线程时加引起的报警
2.如果线程池中的线程数大于了corePoolSize，但是能够成功的加入到缓存的任务队列中，我们仍然需要double-check来判断是否需要新开一个线程（可能在上一次check的时候有线程消亡了），还有检验是否因为进入这个方法从而导致线程池关闭了。所以我们重新check运行状态，必要的时候回滚这次入队如果线程池stoped，或者新开一个新的线程如果线程池没满
3.如果不能入队，那么再次尝试添加一个新的线程。如果失败，那么就判断出线程池已经处于关闭或者饱和状态，所以就拒绝任务。
这个方法中调用addWorker()方法来添加任务：addWorker()方法其实主要就是判断在当前的线程池状态和当前条件（corePoolSize是否小于maxSize）下一个新的worker对象能否被添加。如果能够添加，worker的数目会相应的调整，并且，在允许情况下，会创建一个新的worker实例并启动，执行firstTask作为其的第一个任务。这个方法会返回false如果线程池是stopped状态或者正在关闭。如果线程工厂创建一个线程失败那么还是会返回false。如果线程创建失败，并且是因为线程工程返回null，或者因为抛出了一个异常（通常来说是在执行Thread.start()的时候抛出OutOfMemoryError异常），这时就会回滚。
addWorker()方法主要还是在执行各种的判断，真正核心的代码为：
Worker w = null; try { w = new Worker(firstTask); final Thread t = w.thread; if (t != null) { final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; mainLock.lock(); try { // Recheck while holding lock. // Back out on ThreadFactory failure or if // shut down before lock acquired. int rs = runStateOf(ctl.get()); if (rs < SHUTDOWN || (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) { if (t.isAlive()) // precheck that t is startable throw new IllegalThreadStateException(); workers.add(w); int s = workers.size(); if (s > largestPoolSize) largestPoolSize = s; workerAdded = true; } } finally { mainLock.unlock(); } if (workerAdded) { t.start(); workerStarted = true; } } } finally { if (! workerStarted) addWorkerFailed(w); }首先用提交的任务创建了一个Worker对象，然后调用线程工厂threadFactory创建了一个新的线程t，然后将线程t的引用赋值给了Worker对象的成员变量thread，接着通过workers.add(w)将Worker对象添加到工作集当中。 下面我们看一下Worker类的实现：
private final class Worker extends AbstractQueuedSynchronizer implements Runnable { private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L; final Thread thread; Runnable firstTask; volatile long completedTasks; Worker(Runnable firstTask) { setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker this.firstTask = firstTask; this.thread = getThreadFactory().newThread(this); } public void run() { runWorker(this); } protected boolean isHeldExclusively() { return getState() != 0; } protected boolean tryAcquire(int unused) { if (compareAndSetState(0, 1)) { setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); return true; } return false; } protected boolean tryRelease(int unused) { setExclusiveOwnerThread(null); setState(0); return true; } public void lock() { acquire(1); } public boolean tryLock() { return tryAcquire(1); } public void unlock() { release(1); } public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); } void interruptIfStarted() { Thread t; if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) { try { t.interrupt(); } catch (SecurityException ignore) { } } } }它实际上实现了Runnable接口,既然Worker实现了Runnable接口，那么自然最核心的方法便是run()方法了。run方法中直接调用了runWorker()方法，下面来看看这个方法：
final void runWorker(Worker w) { Thread wt = Thread.currentThread(); Runnable task = w.firstTask; w.firstTask = null; w.unlock(); // allow interrupts boolean completedAbruptly = true; try { while (task != null || (task = getTask()) != null) { w.lock(); // If pool is stopping, ensure thread is interrupted; // if not, ensure thread is not interrupted. This // requires a recheck in second case to deal with // shutdownNow race while clearing interrupt if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) || (Thread.interrupted() && runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) && !wt.isInterrupted()) wt.interrupt(); try { beforeExecute(wt, task); //beforeExecute方法是ThreadPoolExecutor类的一个方法，没有具体实现， //用户可以根据自己需要重载这个方法和后面的afterExecute方法来进行一些统计 //信息，比如某个人物的执行时间等 Throwable thrown = null; try { task.run(); } catch (RuntimeException x) { thrown = x; throw x; } catch (Error x) { thrown = x; throw x; } catch (Throwable x) { thrown = x; throw new Error(x); } finally { afterExecute(task, thrown); } } finally { task = null; w.completedTasks++; w.unlock(); } } completedAbruptly = false; } finally { processWorkerExit(w, completedAbruptly); } }从方法的实现可以看出，它其实执行的就是通过构造器传进来的任务firstTask，在调用task.run()执行完firstTask之后，在while循环里面不断通过getTask()去取新的任务来执行，那么去哪里取呢？自然是从任务缓存队列里面去取，getTask是ThreadPoolExecutor类中的方法，并不是Worker类中的方法，下面是getTask方法的实现：
private Runnable getTask() { boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out? for (;;) { int c = ctl.get(); int rs = runStateOf(c); // Check if queue empty only if necessary. if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) { decrementWorkerCount(); return null; } int wc = workerCountOf(c); // Are workers subject to culling? boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize; if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut)) && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) { if (compareAndDecrementWorkerCount(c)) return null; continue; } try { Runnable r = timed ? workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) : workQueue.take(); if (r != null) return r; timedOut = true; } catch (InterruptedException retry) { timedOut = false; } } }在getTask中，先判断当前线程池状态，如果runState大于SHUTDOWN（即为STOP或者TERMINATED），则直接返回null。
如果runState为SHUTDOWN或者RUNNING，则从任务缓存队列取任务。
如果当前线程池的线程数大于核心池大小corePoolSize或者允许为核心池中的线程设置空闲存活时间，则调用poll(time,timeUnit)来取任务，这个方法会等待一定的时间，如果取不到任务就返回null。否则就调用take()。
到这里，对任务提交给线程池之后到被执行的整个过程有了一个基本的了解，下面总结一下：
1. 首先，要清楚corePoolSize和maximumPoolSize的含义； 2. 其次，要知道Worker是用来起到什么作用的； 3. 要知道任务提交给线程池之后的处理策略，这里总结一下主要有5点： * 如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务； * 如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出去执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务； * 如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理； * 如果线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止，直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize；如果允许为核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime，线程也会被终止。 * 在执行完firstTask任务后，线程会循环的从队列中取任务来执行在前面我们多次提到了任务缓存队列，即workQueue，它用来存放等待执行的任务。 workQueue的类型为BlockingQueue，通常可以取下面三种类型：
1. ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小； 2. LinkedBlockingQueue：基于链表的先进先出队列，如果创建时没有指定此队列大小，则默认为Integer.MAX_VALUE；注意此队列模式是无限大的，会造成任务不停的堆积 3. synchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，通常有以下四种策略：
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程） ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务ThreadPoolExecutor提供了两个方法，用于线程池的关闭，分别是shutdown()和shutdownNow()，其中：
shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但再也不会接受新的任务 shutdownNow()：立即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务ThreadPoolExecutor提供了动态调整线程池容量大小的方法：setCorePoolSize()和setMaximumPoolSize()，
setCorePoolSize：设置核心池大小 setMaximumPoolSize：设置线程池最大能创建的线程数目大小本节探讨下在实际开发环境中我们应该如何的配置线程池大小，线程池的阻塞队列，拒绝策略应该如何选择等问题： 一般需要根据任务的类型来配置线程池大小：
如果是CPU密集型任务，就需要尽量压榨CPU，参考值可以设为 NCPU+1
如果是IO密集型任务，参考值可以设置为2*NCPU
当然，这只是一个参考值，具体的设置还需要根据实际情况进行调整，比如可以先将线程池大小设置为参考值，再观察任务运行情况和系统负载、资源利用率来进行适当调整。
系统负载 参数的设置跟系统的负载有直接的关系，下面为系统负载的相关参数： * tasks，每秒需要处理的最大任务数量 * tasktime，处理一个任务所需要的时间 * responsetime，系统允许任务最大的响应时间，比如每个任务的响应时间不得超过2秒。
参数设置
corePoolSize: 每个任务需要tasktime秒处理，则每个线程每钞可处理1/tasktime个任务。系统每秒有tasks个任务需要处理，则需要的线程数为：tasks/(1/tasktime)，即tasks*tasktime个线程数。假设系统每秒任务数为100~1000，每个任务耗时0.1秒，则需要100*0.1至1000*0.1，即10~100个线程。那么corePoolSize应该设置为大于10，具体数字最好根据8020原则，即80%情况下系统每秒任务数，若系统80%的情况下第秒任务数小于200，最多时为1000，则corePoolSize可设置为20。
queueCapacity: 任务队列的长度要根据核心线程数，以及系统对任务响应时间的要求有关。队列长度可以设置为(corePoolSize/tasktime)*responsetime： (20/0.1)*2=400，即队列长度可设置为400。 队列长度设置过大，会导致任务响应时间过长，切忌以下写法： LinkedBlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue(); 这实际上是将队列长度设置为Integer.MAX_VALUE，将会导致线程数量永远为corePoolSize，再也不会增加，当任务数量陡增时，任务响应时间也将随之陡增。
maxPoolSize: 当系统负载达到最大值时，核心线程数已无法按时处理完所有任务，这时就需要增加线程。每秒200个任务需要20个线程，那么当每秒达到1000个任务时，则需要(1000-queueCapacity)*(20/200)，即60个线程，可将maxPoolSize设置为60。
keepAliveTime: 线程数量只增加不减少也不行。当负载降低时，可减少线程数量，如果一个线程空闲时间达到keepAliveTiime，该线程就退出。默认情况下线程池最少会保持corePoolSize个线程。
allowCoreThreadTimeout: 默认情况下核心线程不会退出，可通过将该参数设置为true，让核心线程也退出。
handler: 任务拒绝策略：提供的默认的线程池中的拒绝策略都是AbortPolicy，会抛出异常；实际的开发中一旦抛出异常，就意味着这次的任务失败了，这样一来系统的可用性就会大大降低；所以最佳实践是使用CallerRunsPolicy，由调用线程自己来处理即可。
以上关于线程数量的计算并没有考虑CPU的情况。若结合CPU的情况，比如，当线程数量达到50时，CPU达到100%，则将maxPoolSize设置为60也不合适，此时若系统负载长时间维持在每秒1000个任务，则超出线程池处理能力，应设法降低每个任务的处理时间(tasktime)。
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3932921.html http://www.jianshu.com/p/4207a7939407 http://blog.csdn.net/zhouhl_cn/article/details/7392607 http://ifeve.com/how-to-calculate-threadpool-size/
