10分钟手撸Java线程池，yyds！！

最近有不少小伙伴私信我说：看了我在【精通高并发系列】文章中写的深度解析线程池源码部分的文章，但是还是有些不明白线程池的实现原理。问我能不能手写一个简单的线程池，帮助读者深刻理解线程池的原理。

这不，我熬夜肝了这篇文章。

在【精通高并发系列】的文章中，我们曾经深度解析过线程池的源码，从源码层面深度解析了线程池的实现原理。

其实，源码是原理落地的最直接体现，看懂源码对于深刻理解原理有着很大的帮助。但是不少小伙伴看源码时，总觉得源码太枯燥了，看不懂。

那今天，我们就一起花10分钟手撸一个极简版的Java线程池，让小伙伴们更好的理解线程池的核心原理。

本文的整体结构如下所示。

Java线程池核心原理

看过Java线程池源码的小伙伴都知道，在Java线程池中最核心的类就是ThreadPoolExecutor，而在ThreadPoolExecutor类中最核心的构造方法就是带有7个参数的构造方法，如下所示。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, 
                             int maximumPoolSize, 
                             long keepAliveTime, 
                             TimeUnit unit, 
                             BlockingQueue workQueue, 
                             ThreadFactory threadFactory, 
                             RejectedExecutionHandler handler) 

各参数的含义如下所示。

• corePoolSize：线程池中的常驻核心线程数。
• maximumPoolSize：线程池能够容纳同时执行的最大线程数，此值大于等于1。
• keepAliveTime：多余的空闲线程存活时间，当空间时间达到keepAliveTime值时，多余的线程会被销毁直到只剩下corePoolSize个线程为止。
• unit：keepAliveTime的单位。
• workQueue：任务队列，被提交但尚未被执行的任务。
• threadFactory：表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用户创建新线程，一般用默认即可。
• handler：拒绝策略，表示当线程队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大显示数(maxnumPoolSize)时，如何来拒绝请求执行的runnable的策略。

并且Java的线程池是通过 生产者-消费者模式 实现的，线程池的使用方是生产者，而线程池本身就是消费者。

Java线程池的核心工作流程如下图所示。

手撸Java线程池

我们自己手动实现的线程池要比Java自身的线程池简单的多，我们去掉了各种复杂的处理方式，只保留了最核心的原理：线程池的使用者向任务队列中添加任务，而线程池本身从任务队列中消费任务并执行任务。

只要理解了这个核心原理，接下来的代码就简单多了。在实现这个简单的线程池时，我们可以将整个实现过程进行拆解。拆解后的实现流程为：定义核心字段、创建内部类WorkThread、创建ThreadPool类的构造方法和创建执行任务的方法。

定义核心字段

首先，我们创建一个名称为ThreadPool的Java类，并在这个类中定义如下核心字段。

• DEFAULT_WORKQUEUE_SIZE：静态常量，表示默认的阻塞队列大小。
• workQueue：模拟实际的线程池使用阻塞队列来实现生产者-消费者模式。
• workThreads：模拟实际的线程池使用List集合保存线程池内部的工作线程。

核心代码如下所示。

//默认阻塞队列大小 
private static final int DEFAULT_WORKQUEUE_SIZE = 5; 
 
//模拟实际的线程池使用阻塞队列来实现生产者-消费者模式 
private BlockingQueue workQueue; 
 
//模拟实际的线程池使用List集合保存线程池内部的工作线程 
private List workThreads = new ArrayList(); 

创建内部类WordThread

在ThreadPool类中创建一个内部类WorkThread，模拟线程池中的工作线程。主要的作用就是消费workQueue中的任务，并执行任务。由于工作线程需要不断从workQueue中获取任务，所以，这里使用了while(true)循环不断尝试消费队列中的任务。

核心代码如下所示。

//内部类WorkThread，模拟线程池中的工作线程 
//主要的作用就是消费workQueue中的任务，并执行 
//由于工作线程需要不断从workQueue中获取任务，使用了while(true)循环不断尝试消费队列中的任务 
class WorkThread extends Thread{ 
    @Override 
    public void run() { 
        //不断循环获取队列中的任务 
        while (true){ 
            //当没有任务时，会阻塞 
            try { 
                Runnable workTask = workQueue.take(); 
                workTask.run(); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
        } 
    } 
} 

创建ThreadPool类的构造方法

这里，我们为ThreadPool类创建两个构造方法，一个构造方法中传入线程池的容量大小和阻塞队列，另一个构造方法中只传入线程池的容量大小。

核心代码如下所示。

//在ThreadPool的构造方法中传入线程池的大小和阻塞队列 
public ThreadPool(int poolSize, BlockingQueue workQueue){ 
    this.workQueue = workQueue; 
    //创建poolSize个工作线程并将其加入到workThreads集合中 
    IntStream.range(0, poolSize).forEach((i) -> { 
        WorkThread workThread = new WorkThread(); 
        workThread.start(); 
        workThreads.add(workThread); 
    }); 
} 
 
//在ThreadPool的构造方法中传入线程池的大小 
public ThreadPool(int poolSize){ 
    this(poolSize, new LinkedBlockingQueue<>(DEFAULT_WORKQUEUE_SIZE)); 
} 

创建执行任务的方法

在ThreadPool类中创建执行任务的方法execute()，execute()方法的实现比较简单，就是将方法接收到的Runnable任务加入到workQueue队列中。

核心代码如下所示。

//通过线程池执行任务 
public void execute(Runnable task){ 
    try { 
        workQueue.put(task); 
    } catch (InterruptedException e) { 
        e.printStackTrace(); 
    } 
} 

完整源码

这里，我们给出手动实现的ThreadPool线程池的完整源代码，如下所示。

package io.binghe.thread.pool; 
 
import java.util.ArrayList; 
import java.util.List; 
import java.util.concurrent.BlockingQueue; 
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; 
import java.util.stream.IntStream; 
 
 
public class ThreadPool { 
 
    //默认阻塞队列大小 
    private static final int DEFAULT_WORKQUEUE_SIZE = 5; 
 
    //模拟实际的线程池使用阻塞队列来实现生产者-消费者模式 
    private BlockingQueue workQueue; 
 
    //模拟实际的线程池使用List集合保存线程池内部的工作线程 
    private List workThreads = new ArrayList(); 
 
    //在ThreadPool的构造方法中传入线程池的大小和阻塞队列 
    public ThreadPool(int poolSize, BlockingQueue workQueue){ 
        this.workQueue = workQueue; 
        //创建poolSize个工作线程并将其加入到workThreads集合中 
        IntStream.range(0, poolSize).forEach((i) -> { 
            WorkThread workThread = new WorkThread(); 
            workThread.start(); 
            workThreads.add(workThread); 
        }); 
    } 
 
    //在ThreadPool的构造方法中传入线程池的大小 
    public ThreadPool(int poolSize){ 
        this(poolSize, new LinkedBlockingQueue<>(DEFAULT_WORKQUEUE_SIZE)); 
    } 
 
 //通过线程池执行任务 
    public void execute(Runnable task){ 
        try { 
            workQueue.put(task); 
        } catch (InterruptedException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
 
    //内部类WorkThread，模拟线程池中的工作线程 
    //主要的作用就是消费workQueue中的任务，并执行 
    //由于工作线程需要不断从workQueue中获取任务，使用了while(true)循环不断尝试消费队列中的任务 
    class WorkThread extends Thread{ 
        @Override 
        public void run() { 
            //不断循环获取队列中的任务 
            while (true){ 
                //当没有任务时，会阻塞 
                try { 
                    Runnable workTask = workQueue.take(); 
                    workTask.run(); 
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace(); 
                } 
            } 
        } 
    } 
} 

没错，我们仅仅用了几十行Java代码就实现了一个极简版的Java线程池，没错，这个极简版的Java线程池的代码却体现了Java线程池的核心原理。

接下来，我们测试下这个极简版的Java线程池。

编写测试程序

测试程序也比较简单，就是通过在main()方法中调用ThreadPool类的构造方法，传入线程池的大小，创建一个ThreadPool类的实例，然后循环10次调用ThreadPool类的execute()方法，向线程池中提交的任务为：打印当前线程的名称--->> Hello ThreadPool。

整体测试代码如下所示。

package io.binghe.thread.pool.test; 
 
import io.binghe.thread.pool.ThreadPool; 
 
import java.util.stream.IntStream; 
 
 
public class ThreadPoolTest { 
 
    public static void main(String[] args){ 
        ThreadPool threadPool = new ThreadPool(10); 
        IntStream.range(0, 10).forEach((i) -> { 
            threadPool.execute(() -> { 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->> Hello ThreadPool"); 
            }); 
        }); 
    } 
} 

接下来，运行ThreadPoolTest类的main()方法，会输出如下信息。

Thread-0--->> Hello ThreadPool 
Thread-9--->> Hello ThreadPool 
Thread-5--->> Hello ThreadPool 
Thread-8--->> Hello ThreadPool 
Thread-4--->> Hello ThreadPool 
Thread-1--->> Hello ThreadPool 
Thread-2--->> Hello ThreadPool 
Thread-5--->> Hello ThreadPool 
Thread-9--->> Hello ThreadPool 
Thread-0--->> Hello ThreadPool 

至此，我们自定义的Java线程池就开发完成了。

总结

线程池的核心原理其实并不复杂，只要我们耐心的分析，深入其源码理解线程池的核心本质，你就会发现线程池的设计原来是如此的优雅。希望通过这个手写线程池的小例子，能够让你更好的理解线程池的核心原理。

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