LinkedBlockingQueue 默认无界队列，当运行线程大于corePoolSize时始终放入此队列，此时maxPoolSize无效。当构造LinkedBlockingQueue对象时传入参数，变为有界队列，队列满时，运行线程小于maxPoolSize时会创建新线程，否则触发异常策略

ArrayBlockingQueue 有界队列，相对无界队列有利于控制队列大小，队列满时，运行线程小于maxPoolSize时会创建新线程，否则触发异常策略

当线程数目超过核心线程数时用于保存任务的队列，此队列仅保存实现Runnable接口的任务。

主要有3种类型的BlockingQueue可供选择：

无界队列

队列大小无限制，常用的为无界的LinkedBlockingQueue，使用该队列做为阻塞队列时要尤其当心，当任务耗时较长时可能会导致大量新任务在队列中堆积最终导致OOM。阅读代码发现，Executors.newFixedThreadPool采用就是LinkedBlockingQueue

有界队列

常用的有两类：

FIFO原则的队列如ArrayBlockingQueue
优先级队列如PriorityBlockingQueue。PriorityBlockingQueue中的优先级由任务的Comparator决定

使用有界队列时队列大小需和线程池大小互相配合，线程池较小有界队列较大时可减少内存消耗，降低cpu使用率和上下文切换，但是可能会限制系统吞吐量。

同步移交

如果不希望任务在队列中等待而是希望将任务直接移交给工作线程，可使用SynchronousQueue作为等待队列。SynchronousQueue不是一个真正的队列，而是一种线程之间移交的机制。要将一个元素放入SynchronousQueue中，必须有另一个线程正在等待接收这个元素。

只有在使用无界线程池或者有饱和策略时才建议使用该队列。

线程工厂（threadFactory）

拒绝策略（rejectedHandler）

直接抛出异常，这也是默认的策略。实现类为 AbortPolicy。

使用调用者所在的线程来执行任务。实现类为 CallerRunsPolicy。

丢弃队列中最靠前的任务并执行当前任务。实现类为 DiscardOldestPolicy。

直接丢弃当前任务。实现类为 DiscardPolicy。

阻塞队列已满且线程数达到最大值时所采取的饱和策略。java默认提供了4种饱和策略的实现方式：

中止（AbortPolicy）

抛出错误RejectedExecutionException

抛弃当前（DiscardPolicy）

抛弃当前的Runnable ，这里是一个空方法，不执行任务

抛弃最旧的（DiscardOldestPolicy）

在队列中弹出队首的任务，执行当前任务

调用者运行（CallerRunsPolicy）

直接运行任务

重写拒绝策略

SynchronousQueue是一个特殊的无界队列，它实际上并不会存储元素，而是在生产者把元素放入的同时必须有消费者来领取元素。因此，在大多数情况下，SynchronousQueue的行为类似于一个同步点或者屏障。使用SynchronousQueue作为线程池的队列时，通常意味着线程池会尽可能地重用现有线程，并仅在必要时创建新的线程。以当尝试将任务放入时，如果没有空闲线程接收该任务，put方法将会阻塞。这意味着在这种情况下，这种拒绝策略实际上会使得提交任务的线程被阻塞，直到有线程可用。

2. 工作原理

数据字典

线程池的数据字典主要存储线程池工作状态、工作线程数量，通过一个32位的Integer类型的原子类对象进行管理和维护，高3位存储线程池工作状态，低29位存储工作线程数量。

字段	功能	实现
ctl	线程池状态、数量控制	AtomicInteger
runState	线程池状态	Integer（32位）高3位控制
workCount	线程池数量	Integer（32位）低29位控制

线程池生命周期（RunState LifeCycle）

线程状态

状态	含义
RUNNING	接收新任务，处理工作队列任务
SHUTDOWN	不再接收新任务，但是可以处理工作队列中任务
STOP	不再接收新任务，也不处理工作队列中的任务，打断正在进行中的任务
TIDYING	所有任务已经停止，工作线程数为0，下阶段将执行terminated() 钩子方法
TERMINATED	terminated()方法执行完成

工作流程

任务提交方式

任务提交方式	返回值
exec.execute(runnable)	无
exec.submit(runnable)	有

基本没有区别，在submit方法中仍然是调用的execute方法进行任务的执行或进入等待队列或拒绝。

submit方法比execute方法多的只是将提交的任务（不管是runnable类型还是callable类型）包装成RunnableFuture然后传递给execute方法执行。

submit方法和execute方法最大的不同点在于submit方法可以获取到任务返回值或任务异常信息，execute方法不能获取任务返回值和异常信息。

RunnableFuture从名字就可以知道，他既是一个Runnable又是一个Future，所以说submit方法提交的任务被包装成RunnableFuture后，后面执行任务的时候运行的就是RunnableFuture.run（）方法，所以最根本的区别在RunnableFuture.run（）方法里。所以这里才是重点关注的地方。

工作流程时序

核心方法

ThreadPoolExecutor.execute()

执行线程任务逻辑

ThreadPoolExecutor.submit()

执行线程任务，支持返回值

execute和submit方法对比
方法
特殊处理
返回值
execute
无
无
submit
封装成RunnableFuture对象
支持

ThreadPoolExecutor.addWorker()

添加Worker工作线程任务的方法

ThreadPoolExecutor.reject()

线程池的拒绝策略执行方法

ThreadPoolExecutor#Worker.runWorker()

ThreadPoolExecutor#Worker是一个内部类，它继承了AQS类，实现了Runnable接口，因此它具备线程、信号量同步等基础功能，它是ThreadPoolExecutor对线程任务内容的内部封装和加强

ThreadPoolExecutor.processWorkerExit()

Worker工作线程退出方法，处理工作线程回收

ThreadPoolExecutor.getTask()

异常处理

异常流转时序

关于线程池任务的提交分为execute、submit两种方式。

任务提交方式	异常流转大致节点
execute	①Runnable的try-catch ↓ ②ThreadPoolExecutor的afterExecute方法 ↓ ③ThreadFactory的UncaughtExceptionHandler方法
submit	①Runnable的try-catch ↓ ②FutureTask的run方法，有异常的话会通过setException(ex)收集到Future对象的outcome属性中暂存，当Future.get()方法执行时会根据线程任务执行状态进行report上报，如果有异常会进行抛出

3. 特殊扩展

异常捕获

一般来说有如下几种方式进行线程池异常的处理，根据任务提交execute、submit方式进行区分和适配。

线程池执行submit方法的底层实际也是对execute进行了调用，只是封装了入参对象FutureTask对象，支持返回对象值，也正是因为封装了FutureTask对于异常处理更为特殊，内部实现了try-catch捕获将异常对象调用setException(ex)进行封装，主要是通过Future.get()方法触发report()进行异常上报抛出。

异常一定要进行捕获处理，不要以静默吞噬异常方式忽略它，否则会失控。

任务提交方式	处理方法	注意事项
execute	① ② ③	异常信息传递层较多
submit	①	需要通过future.get()来触发

① 直接try/catch捕获异常进行处理

② UncaughtExceptionHandler机制

线程直接重写整个方法:

重写线程池UncaughtExceptionHandler机制

③ 重写protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {}方法

线程复用

线程回收

总的来说，ThreadPoolExecutor回收线程都是等getTask()获取不到任务，返回null时，调用processWorkerExit()方法从hashSet集合中remove掉线程Worker，getTask()返回null又分为2两种场景：

线程正常执行完任务，并且已经等到超过keepAliveTime时间，大于核心线程数，那么会返回null，结束外层的runWorker中的while循环

当调用shutdown()方法，会将线程池状态置为SHUTDOWN，并且需要等待正在执行的任务执行完，阻塞队列中的任务执行完才能返回null

4. 常用线程池

newCategoryExecutor

corePoolSize（20）：线程池中的核心线程数。即使线程处于空闲状态，也会保留这些线程在池中。

maximumPoolSize（20）：线程池允许的最大线程数。

keepAliveTime（0L）：当线程数大于核心线程数时，多余的空闲线程在终止之前等待新任务的最长时间。

unit（TimeUnit.SECONDS）：keepAliveTime的时间单位，这里是秒。

workQueue（new ArrayBlockingQueue<>(300)）：用于保存等待执行的任务的阻塞队列。这里使用的是有界的数组阻塞队列，容量为 300。

threadFactory（new ThreadFactoryBuilder ().setNameFormat ("newCategoryTask-pool-% d").build ()）：用于创建新线程的线程工厂，可以设置线程的名称格式等属性。

newCachedThreadPool

参数	值
核心线程数	0
最大线程数	MAX
空闲线程回收时间	60秒
工作队列	SynchronousQueue
饱和策略	AbortPolicy

newFixedThreadPool

参数	值
核心线程数	nThreads 设置
最大线程数	nThreads 设置
空闲线程回收时间	0秒（不回收）
工作队列	LinkedBlockingQueue（无界队列）
饱和策略	AbortPolicy

newScheduledThreadPool

参数	值
核心线程数	corePoolSize设置
最大线程数	MAX
空闲线程回收时间	0秒（不回收）
工作队列	DelayedWorkQueue（延迟优先级队列）
饱和策略	AbortPolicy

newSingleThreadExecutor

参数	值
核心线程数	1
最大线程数	1
空闲线程回收时间	0秒（不回收）
工作队列	LinkedBlockingQueue（无界队列）
饱和策略	AbortPolicy

5. 优点

工作线程可复用，避免频繁创建线程带来的性能损耗

阻塞队列可以很好地控制线程资源的收放，起到缓冲池作用

6. 注意事项

使用规约要求

【强制】线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。说明： Executors 返回的线程池对象的弊端如下：

1） FixedThreadPool 和 SingleThreadPool : 允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE ，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM 。

2） CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool : 允许的创建线程数量为 Integer.MAX_VALUE ，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM 。

参考

Java中线程池ThreadPoolExecutor原理探究

自定义线程池-ExecutorBuilder | Hutool

Hutool 官方文档

https://doc.hutool.cn/pages/ExecutorBuilder/#使用

juejin.cn

https://juejin.cn/post/6942284357969117198

Last update: 2024-9-10

方法	特殊处理	返回值
execute	无	无
submit	封装成RunnableFuture对象	支持