一、背景

今天在浏览代码发现前辈使用了ThreadPoolTaskExecutor，一时间有点懵，因为并不属于任何一个jdk下的线程池。后面浏览资料发现它属于Spring自带，所以根据网上博客来学习下：
首先在学习Spring自带的ThreadPoolTaskExecutor之前，我们先来回顾下老朋友：jdk下的ThreadPoolExecutor，很多人容易把这两个搞混。

二、ThreadPoolExecutor

这个类是JDK中的线程池类，继承自Executor， Executor 顾名思义是专门用来处理多线程相关的一个接口，所有线程相关的类都实现了这个接口，里面有一个execute()方法，用来执行线程，线程池主要提供一个线程队列，队列中保存着所有等待状态的线程。避免了创建与销毁的额外开销，提高了响应的速度。相关的继承实现类图例如ScheduledThreadPoolExecutor。

2.1、线程池接口

ExecutorService为线程池接口，提供了线程池生命周期方法，继承自Executor接口，ThreadPoolExecutor为线程池实现类，提供了线程池的维护操作等相关方法，继承自AbstractExecutorService，AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口。

2.2、java.util.concurrent.Executor 负责线程的使用和调度的根接口

    |--ExecutorService 子接口： 线程池的主要接口
            |--ThreadPoolExecutor 线程池的实现类
            |--ScheduledExceutorService 子接口： 负责线程的调度
                |--ScheduledThreadPoolExecutor : 继承ThreadPoolExecutor，实现了ScheduledExecutorService

2.3、工具类 ： Executors

Executors为线程池工具类，相当于一个工厂类，用来创建合适的线程池，返回ExecutorService类型的线程池。有人如下方法。
ExecutorService newFixedThreadPool() : 创建固定大小的线程池
ExecutorService newCachedThreadPool() : 缓存线程池，线程池的数量不固定，可以根据需求自动的更改数量。
ExecutorService newSingleThreadExecutor() : 创建单个线程池。 线程池中只有一个线程

ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool() : 创建固定大小的线程，可以延迟或定时的执行任务

其中AbstractExecutorService是他的抽象父类，继承自ExecutorService,ExecutorService 接口扩展Executor接口，增加了生命周期方法。

实际应用中我一般都比较喜欢使用Exectuors工厂类来创建线程池，里面有五个方法，分别创建不同的线程池，如上，创建一个制定大小的线程池，Exectuors工厂实际上就是调用的ExectuorPoolService的构造方法，传入默认参数。

public class Executors {
 
    /**
     * Creates a thread pool that reuses a fixed number of threads
     * operating off a shared unbounded queue.  At any point, at most
     * {@code nThreads} threads will be active processing tasks.
     * If additional tasks are submitted when all threads are active,
     * they will wait in the queue until a thread is available.
     * If any thread terminates due to a failure during execution
     * prior to shutdown, a new one will take its place if needed to
     * execute subsequent tasks.  The threads in the pool will exist
     * until it is explicitly {@link ExecutorService#shutdown shutdown}.
     *
     * @param nThreads the number of threads in the pool
     * @return the newly created thread pool
     * @throws IllegalArgumentException if {@code nThreads <= 0}
     */
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
 
    /**
     * Creates a thread pool that maintains enough threads to support
     * the given parallelism level, and may use multiple queues to
     * reduce contention. The parallelism level corresponds to the
     * maximum number of threads actively engaged in, or available to
     * engage in, task processing. The actual number of threads may
     * grow and shrink dynamically. A work-stealing pool makes no
     * guarantees about the order in which submitted tasks are
     * executed.
     *
     * @param parallelism the targeted parallelism level
     * @return the newly created thread pool
     * @throws IllegalArgumentException if {@code parallelism <= 0}
     * @since 1.8
     */
    public static ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism) {
        return new ForkJoinPool
            (parallelism,
             ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
             null, true);
    }

2.4、ThreadPoolExecutor

当然，例如阿里的规范。是不允许直接使用Executors去创建线程池的，我们可以使用ThreadPoolExecutor

package com.mbw.design_rule.figure;

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService es = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, 
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10), Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());
    }
}

首先是静态方法newSingleThreadExecutor()、newFixedThreadPool(int nThreads)、newCachedThreadPool()。我们来看一下其源码实现（基于JDK8）。

public class Executors {
     public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
         return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
 
    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

}

通过查看源码我们知道上述三种静态方法的内部实现均使用了ThreadPoolExecutor类。难怪阿里会建议通过ThreadPoolExecutor的方式实现，原来Executors类的静态方法也是用的它，只不过帮我们配了一些参数而已。
第二是ThreadPoolExecutor类的构造方法。既然现在要直接使用ThreadPoolExecutor类了，那么其中的初始化参数就要我们自己配了，了解其构造方法势在必行。

ThreadPoolExecutor类一共有四个构造方法，我们只需要了解之中的一个就可以了，因为其他三种构造方法只是帮我们配置了一些默认参数，最后还是调用了它。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {}

其中的参数含义是：
corePoolSize：线程池中的线程数量；
maximumPoolSize：线程池中的最大线程数量；
keepAliveTime：当线程池线程数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程会在多长时间内被销毁；
unit：keepAliveTime的时间单位；
workQueue：任务队列，被提交但是尚未被执行的任务；
threadFactory：线程工厂，用于创建线程，一般情况下使用默认的，即Executors类的静态方法defaultThreadFactory()；handler：拒绝策略。当任务太多来不及处理时，如何拒绝任务。
对于这些参数要有以下了解：

①corePoolSize与maximumPoolSize的关系

首先corePoolSize肯定是 <= maximumPoolSize。

其他关系如下：

若当前线程池中线程数 < corePoolSize，则每来一个任务就创建一个线程去执行；
若当前线程池中线程数 >= corePoolSize，会尝试将任务添加到任务队列。如果添加成功，则任务会等待空闲线程将其取出并执行；
若队列已满，且当前线程池中线程数 < maximumPoolSize，创建新的线程，这类线程又叫救急线程；
若当前线程池中线程数 >= maximumPoolSize，则会采用拒绝策略（JDK提供了四种，下面会介绍到）。
注意：关系3是针对的有界队列，无界队列永远都不会满，所以只有前2种关系。

②workQueue

参数workQueue是指提交但未执行的任务队列。若当前线程池中线程数>=corePoolSize时，就会尝试将任务添加到任务队列中。主要有以下几种：

• SynchronousQueue：直接提交队列。SynchronousQueue没有容量，所以实际上提交的任务不会被添加到任务队列，总是将新任务提交给线程执行，如果没有空闲的线程，则尝试创建新的线程，如果线程数量已经达到最大值（maximumPoolSize），则执行拒绝策略。
• LinkedBlockingQueue：无界的任务队列。当有新的任务来到时，若系统的线程数小于corePoolSize，线程池会创建新的线程执行任务；当系统的线程数量等于corePoolSize后，因为是无界的任务队列，总是能成功将任务添加到任务队列中，所以线程数量不再增加。若任务创建的速度远大于任务处理的速度，无界队列会快速增长，直到内存耗尽。

③handler

JDK内置了四种拒绝策略

• DiscardOldestPolicy策略：丢弃任务队列中最早添加的任务，并尝试提交当前任务；
• CallerRunsPolicy策略：调用主线程执行被拒绝的任务，这提供了一种简单的反馈控制机制，将降低新任务的提交速度。
• DiscardPolicy策略：默默丢弃无法处理的任务，不予任何处理。
• AbortPolicy策略：直接抛出异常，阻止系统正常工作。

④处理流程

1.查看核心线程池是否已满，不满就创建一条线程执行任务，否则执行第二步。

2.查看任务队列是否已满，不满就将任务存储在任务队列中，否则执行第三步。

3.查看线程池是否已满，即就是是否达到最大线程池数，不满就创建一条线程执行任务，否则就按照策略处理无法执行的任务。

流程图如下

三、ThreadPoolTaskExecutor

上一篇分享了JDK自带的线程池ThreadPoolExecutor的配置和参数详解，然而我们实际开发中更多的是使用SpringBoot来开发，Spring默认也是自带了一个线程池方便我们开发，它就是ThreadPoolTaskExecutor，ThreadPoolTaskExecutor是对ThreadPoolExecutor进行了封装处理。接下来我们就来聊聊Spring的线程池吧。

3.1、@Async

在聊spring线程池之前，首先需要了解一个注解–@Async,当一个方法标上该注解时，在被调用的时候会开启一个新的线程开始异步操作，即用于异步处理。
在SpringBoot环境中，要使用@Async注解，我们需要先在启动类上加上@EnableAsync注解。这个与在SpringBoot中使用@Scheduled注解需要在启动类中加上@EnableScheduling是一样的道理。加上@EnableAsync注解后，如果我们想在调用一个方法的时候开启一个新的线程开始异步操作，我们只需要在这个方法上加上@Async注解，当然前提是，这个方法所在的类必须在Spring环境中。
如果对@Async底层感兴趣可以去浏览https://blog.csdn.net/BryantLmm/article/details/85129372

①创建线程池

我们可以使用springBoot默认的线程池，不过一般我们会自定义线程池（因为比较灵活），配置方式有：

• 使用 xml 文件配置的方式
• 使用Java代码结合@Configuration进行配置（推荐使用）
  那么接下来我们是用第二种方法创建线程池

package com.mbw.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

@Configuration
@EnableAsync
public class ThreadPoolTaskConfig {
    /** 核心线程数（默认线程数） */
    private static final int CORE_POOL_SIZE = 20;
    /** 最大线程数 */
    private static final int MAX_POOL_SIZE = 100;
    /** 允许线程空闲时间（单位：默认为秒） */
    private static final int KEEP_ALIVE_TIME = 10;
    /** 缓冲队列大小 */
    private static final int QUEUE_CAPACITY = 200;
    /** 线程池名前缀 */
    private static final String THREAD_NAME_PREFIX = "mbw-Async-";
    @Bean("taskExecutor") // bean的名称，默认为首字母小写的方法名
    public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor(){
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(CORE_POOL_SIZE);
        executor.setMaxPoolSize(MAX_POOL_SIZE);
        executor.setQueueCapacity(QUEUE_CAPACITY);
        executor.setKeepAliveSeconds(KEEP_ALIVE_TIME);
        executor.setThreadNamePrefix(THREAD_NAME_PREFIX);

        // 线程池对拒绝任务的处理策略
        // CallerRunsPolicy：由调用线程（提交任务的线程）处理该任务
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        // 初始化
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

样就会申明一个线程池Bean

②编写异步方法

在使用多线程方法上标注@Async时表明调用的线程池，如下
注意：该类一定要处于spring环境中

package com.mbw.design_rule;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
@Slf4j
public class AsyncTask {
    @Async("taskExecutor")
    public void doTaskThree() throws Exception {
        log.info("开始做任务三");
        long start = System.currentTimeMillis();
        Thread.sleep(10000);
        long end = System.currentTimeMillis();
        log.info("完成任务三，耗时：" + (end - start) + "毫秒");
    }


}

③编写controller测试异步方法

package com.mbw.controller;

import com.mbw.design_rule.AsyncDemo;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class DemoController {
    @Autowired
    public AsyncDemo asyncDemo;

    @GetMapping("/async")
    public void getResult() throws Exception {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            asyncDemo.doTaskThree();
        }
    }
}

启动后：

3.2、Spring默认线程池simpleAsyncTaskExecutor

Spring异步线程池的接口类是TaskExecutor，本质还是java.util.concurrent.Executor，没有配置的情况下，默认使用的是simpleAsyncTaskExecutor。
@Async演示Spring默认的simpleAsyncTaskExecutor

@Component
@EnableAsync
public class ScheduleTask {

    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    @Async
    @Scheduled(fixedRate = 2000)
    public void testScheduleTask() {
        try {
            Thread.sleep(6000);
            System.out.println("Spring1自带的线程池" + Thread.currentThread().getName() + "-" + sdf.format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Async
    @Scheduled(cron = "*/2 * * * * ?")
    public void testAsyn() {
        try {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("Spring2自带的线程池" + Thread.currentThread().getName() + "-" + sdf.format(new Date()));
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

从运行结果可以看出Spring默认的@Async用线程池名字为SimpleAsyncTaskExecutor，而且每次都会重新创建一个新的线程，所以可以看到TaskExecutor-后面带的数字会一直变大。

simpleAsyncTaskExecutor的特点是，每次执行任务时，它会重新启动一个新的线程，并允许开发者控制并发线程的最大数量（concurrencyLimit），从而起到一定的资源节流作用。默认是concurrencyLimit取值为-1，即不启用资源节流。

3.3、Spring的线程池ThreadPoolTaskExecutor

上面介绍了Spring默认的线程池simpleAsyncTaskExecutor，但是Spring更加推荐我们开发者使用ThreadPoolTaskExecutor类来创建线程池，其本质是对java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor的包装。

这个类则是spring包下的，是Spring为我们开发者提供的线程池类，这里重点讲解这个类的用法。

Spring提供了xml给我们配置ThreadPoolTaskExecutor线程池，但是现在普遍都在用SpringBoot开发项目，所以直接上yaml或者properties配置即可，或者也可以使用@Configuration配置也行，关于使用在3.1讲解@Async的时候其实已经使用，这里在通过配置文件的形式回顾下：
application.properties

# 核心线程池数
spring.task.execution.pool.core-size=5
# 最大线程池数
spring.task.execution.pool.max-size=10
# 任务队列的容量
spring.task.execution.pool.queue-capacity=5
# 非核心线程的存活时间
spring.task.execution.pool.keep-alive=60
# 线程池的前缀名称
spring.task.execution.thread-name-prefix=god-jiang-task-

AsyncScheduledTaskConfig.java

@Configuration
public class AsyncScheduledTaskConfig {

    @Value("${spring.task.execution.pool.core-size}")
    private int corePoolSize;
    @Value("${spring.task.execution.pool.max-size}")
    private int maxPoolSize;
    @Value("${spring.task.execution.pool.queue-capacity}")
    private int queueCapacity;
    @Value("${spring.task.execution.thread-name-prefix}")
    private String namePrefix;
    @Value("${spring.task.execution.pool.keep-alive}")
    private int keepAliveSeconds;
    @Bean
    public Executor myAsync() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        //最大线程数
        executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);
        //核心线程数
        executor.setCorePoolSize(corePoolSize);
        //任务队列的大小
        executor.setQueueCapacity(queueCapacity);
        //线程前缀名
        executor.setThreadNamePrefix(namePrefix);
        //线程存活时间
        executor.setKeepAliveSeconds(keepAliveSeconds);

        /**
         * 拒绝处理策略
         * CallerRunsPolicy()：交由调用方线程运行，比如 main 线程。
         * AbortPolicy()：直接抛出异常。
         * DiscardPolicy()：直接丢弃。
         * DiscardOldestPolicy()：丢弃队列中最老的任务。
         */
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        //线程初始化
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

在方法上添加@Async注解，然后还需要在@SpringBootApplication启动类或者@Configuration注解类上 添加注解@EnableAsync启动多线程注解，@Async就会对标注的方法开启异步多线程调用，注意，这个方法的类一定要交给Spring容器来管理

@Component
@EnableAsync
public class ScheduleTask {

    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    @Async("myAsync")
    @Scheduled(fixedRate = 2000)
    public void testScheduleTask() {
        try {
            Thread.sleep(6000);
            System.out.println("Spring1自带的线程池" + Thread.currentThread().getName() + "-" + sdf.format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Async("myAsync")
    @Scheduled(cron = "*/2 * * * * ?")
    public void testAsyn() {
        try {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("Spring2自带的线程池" + Thread.currentThread().getName() + "-" + sdf.format(new Date()));
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

以上从运行结果可以看出，自定义ThreadPoolTaskExecutor可以实现线程的复用，而且还能控制好线程数，写出更好的多线程并发程序。

另外需要注意的是：关于注解失效需要注意以下几点

• 注解的方法必须是public方法
• 方法一定要从另一个类中调用，也就是从类的外部调用，类的内部调用是无效的，因为**@Transactional和@Async注解的实现都是基于Spring的AOP，而AOP的实现是基于动态代理模式实现的**。那么注解失效的原因就很明显了，有可能因为调用方法的是对象本身而不是代理对象，因为没有经过Spring容器。
• 异步方法使用注解@Async的返回值只能为void或者Future
  而关于ThreadPoolTaskExecutor的拒绝策略和处理流程其实和ThreadPoolExecutor是一致的，可以从ThreadPoolTaskExecutor配置类配置拒绝策略的时候看出：本质上还是使用ThreadPoolExecutor的拒绝策略。
  

四、参考链接

https://zhuanlan.zhihu.com/p/346086161
https://blog.csdn.net/weixin_43168010/article/details/97613895

https://blog.csdn.net/weixin_43168010/article/details/94436901