随着项目业务的快速扩张，你是否已经注意到很多单独的线程游离在各个模块中，一旦想做线程方面的监控与优化，代码将需要大动干戈。

相信你一定用过rxjava、okHttp这些流行的框架，它们内部都涉及线程的调度，且封装好一系列的API供你使用，你甚至完全不必关心这些线程是如何工作的。如果单独使用它们都没问题，可是如果你从项目架构的角度考虑是否应该重新考量如何使用它们。

为什么要用线程池？

  1. 线程属于稀缺资源，它的创建会消耗大量系统资源。
  2. 线程频繁地销毁，会频繁地触发GC机制，使系统性能降低。
  3. 多线程并发执行缺乏统一的管理与监控。

线程池的使用

线程池的创建使用可通过java并发包中的Executors类完成，它提供了创建线程池的常用方法。

后面会陆续介绍它们，我们先来看一个例子。

public void main() { ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3); for(int i = 0; i < 20; i ) { executorService.execute(new MyRunnable(i)); } } static class MyRunnable implements Runnable { int id; MyRunnable(int id) { this.id = id; } @Override public void run() { try { Thread.sleep(3000); Log.i("threadpool", "task id:" id " is running threadInfo:" Thread.currentThread().toString()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } 复制代码

示例中创建了一个固定线程数的线程池，并向其中添加20个任务。

java线程池的作用及使用方法（Java线程池工作原理浅析）(1)

通过log打印可以看到，日志一次打印三条，每3秒打印一次，所有任务都在名为pool-1-thread-1，pool-1-thread-2，pool-1-thread-3的线程中运行，这与我们为线程池设置的大小相吻合。导致这种现象的原因是线程池中只有三个线程，当一次性将20个任务加入到线程池中时，前三个任务优先执行，后面的任务都在等待。

而如果我们把 ExecutorService ExecutorService = Executors.newFixedThreadPool(3); 换为 ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();再来看一下效果。

java线程池的作用及使用方法（Java线程池工作原理浅析）(2)

一瞬间任务都执行完了，可以预见使用newCachedThreadPool方式创建的线程池，执行任务时会创建足够多的线程。

接下来，我们正式来看线程池的内部的工作原理，我们分为三个部分来讲解。

java线程池的作用及使用方法（Java线程池工作原理浅析）(3)

常见的线程池种类上面已经提及，我们来看一下它们是如何创建出来的，我们举两个栗子。

# -> Executor.newFixedThreadPool public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); } # -> Executor.newSingleThreadExecutor public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); } 复制代码

可见线程池的创建都是通过ThreadPoolExecutor完成的，来看一下它的构造方法。

# -> ThreadPoolExecutor构造方法 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, RejectedExecutionHandler handler) { ... this.corePoolSize = corePoolSize; this.maximumPoolSize = maximumPoolSize; this.workQueue = workQueue; this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime); this.threadFactory = threadFactory; this.handler = handler; } 复制代码

构造方法声明的一系列参数非常重要，理解了它们线程池的基本原理你就掌握了，我们来看看他们的具体含义：

线程池创建完成后，可通过execute方法提交任务，线程池根据当前运行状态和特定参数对任务进处理，整体模型如下图：

java线程池的作用及使用方法（Java线程池工作原理浅析）(4)

下图清晰的展示了线程池提交任务后的流程，不再赘述。

java线程池的作用及使用方法（Java线程池工作原理浅析）(5)

接下来我们看看Executors工具类中常见的几种线程池使用的构造参数是怎样的。

java线程池的作用及使用方法（Java线程池工作原理浅析）(6)

其中specific指的是需要使用者传入固定值。

这里需要先对阻塞队列进行额外的分析。

阻塞队列

你有没有想过为什么要用阻塞队列，非阻塞的不行吗？

实际上阻塞队列常用于生产者-消费者模型，任务的添加是生产者，任务的调度执行是消费者，他们通常在不同的线程中，如果使用非阻塞队列，那势必需要额外的处理同步策略和线程间唤醒策略。比如当任务队列为空时，消费者线程取元素时会被阻塞，当有新的任务添加到队列中时需唤醒消费者线程处理任务。

阻塞队列的实现就是在添加元素和获取元素时设置了各种锁操作(Lock Condition)。

另一个需要关注的是阻塞队列的容量问题，因为根据线程池处理流程图，阻塞队列容量的大小直接影响非核心线程的创建。具体来说，当阻塞队列未满时并不会创建非核心线程，而是将任务继续添加到阻塞队列后面等待核心线程(如果有)执行。

Integer.MAX_VALUE

应根据实际需求选择合适的阻塞队列，现在我们再来看这些线程池的使用场景。

在实际开发过程中不建议直接使用Executors提供的方法，如果任务规模、响应时间大致确定，应根据实际需求通过ThreadPoolExecutor各种构造函数手动创建，还自由可控制线程数、超时时间、阻塞队列、饱和策略(默认的饱和策略都是AbortPolicy即抛出异常)。

饱和策略

内置的饱和策略有如下四种

用户也可通过实现RejectedExecutionHandler接口自定义饱和策略，并通过ThreadPoolExecutor多参的构造函数传入。

接下来我们有必要了解一下线程池的继承结构。

线程池类图

java线程池的作用及使用方法（Java线程池工作原理浅析）(7)

线程池大小选定

了解了线程池的内部结构，在实战中我们应该如何选取线程池的大小呢？

这需要大致了解任务是CPU密集型还是IO密集型。

最佳线程数 = CPU 核数 * [ 1 （I/O 耗时 / CPU 耗时）]

以单核、CPU计算和I/O操作的耗时是1:2为例，可以看到三个线程可使CPU利用率达到100%(本例来自 极客时间 --Java并发编程实战 )。

java线程池的作用及使用方法（Java线程池工作原理浅析）(8)

线程池状态

线程池的状态在整个任务处理过程中至关重要，比如添加任务时会先判断线程池是否处于运行状态，任务添加到队列后再判断运行状态，如果此时线程池已经关闭则移除任务并执行饱和策略。

我们接下来看看线程池的几种状态：

一图说明状态流转

java线程池的作用及使用方法（Java线程池工作原理浅析）(9)

总结

回到文章开始的问题：RxJava和OkHttp采用哪种线程池进行调度的呢？

  1. 在rxjava内部定义了几个线程调度器常用的 Schedulers.io() 和 Schedulers.computation() 分别对应了IO密集型和CPU密集型调度器，内部均使用的是 ScheduledThreadPoolExecutor 线程池，这是出于链式调用中可能存在delay等延时操作的考量而设计的。二者不同点在于最大线程数不同，对computation来说最大线程数为CPU核心数，而对io来说最大线程数为无限。
  2. 在OkHttp中默认使用线程池就是 newCachedThreadPool ，上面介绍过此线程池的弊端，这可能是出于高并发量的考量而做的选择，在实际使用中可根据实际情况灵活配置。

# -> Dispatcher public Dispatcher() { } public Dispatcher(ExecutorService executorService) { this.executorService = executorService; } public synchronized ExecutorService executorService() { if (executorService == null) { executorService = new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>(), Util.threadFactory("OkHttp Dispatcher", false)); } return executorService; }

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