什么是线程？
线程是指进程中的一个执行流程，一个进程中可以运行多个线程。比如 java.exe 进程中可以运行很多线程。线程总是属于某个进程，线程没有自己的虚拟地址空间，与进程内的其他线程一起共享分配给该进程的所有资源。线程在执行过程中与进程是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

线程是进程的一个实体，是 CPU 调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

在 JAVA 中，线程是 java.lang.Thread 类的一个实例。

JAVA 中线程创建的方式？
1.继承 Thread，并重写 run 方法。
2.实现 Runnable，并重写 run 方法。

3.实现 Callable 接口。

什么是线程池？为什么要使用线程池？
线程池，顾名思义，存放线程的池子。线程是比较稀缺的资源，被无限创建的话，会大量消耗系统资源，降低系统的稳定性。JAVA 中的线程池，可以对线程进行统一的管理。

在并发环境下，系统不能够确定在任意时刻中，执行多少任务，投入多少资源。这种不确定性可能会带来一些问题：
1.频繁的创建，删除线程，会带来一定的性能损耗。
2.线程无限创建，可能带来资源耗尽的风险。

3.线程随意的创建，删除。可能会导致系统的不稳定。

线程池解决的核心问题就是资源管理问题。使用线程池的优点：
1.降低资源损耗。通过复用已经创建的线程，来降低线程创建销毁带来的消耗。
2.提高响应速度。当接到任务时，减免了原本需要创建线程所消耗的时间。

3.提高了线程的可管理性。线程由线程池统一管理，调度。合理的使用线程池，能够避免线程的随意创建销毁，增加系统稳定性，控制线程数量，也可以避免资源耗尽的风险。

JAVA 中线程池的继承关系图
Executor 接口是线程框架最基础的部分，该接口只定义一个用于执行 Runnable 的 execute 方法，用来分离任务的提交和任务的执行。
ExecutorService 接口继承了 Executor，在其基础上做了 submit()， shutdown()， invokeAll() 等方法的扩展，算是真正意义上的线程池接口。
AbstractExecutorService 抽象类实现了 ExecutorService 中的部分方法，如部分的 submit()， invokeAll()方法。
ThreadPoolExecutor 是线程池的核心实现类，用来执行被提交的任务。
ScheduledExecutorService 接口继承了 ExecutorService 接口，提供了一些延时执行的方法。
ScheduledThreadPoolExecutor 是一个实现类，可以在给定一个延时后运行命令，或者定时执行命令。

从继承图可以看出，ExecutorService 是线程池的一个比较核心的接口类。该类里面继承了和定义了一些具体的方法：
1. void execute(Runnable command); 执行 Runnable 类型的任务。
2. Future<?> submit(Runnable/Callable task); 用来提交 Runnable/Callable 任务，并返回该任务的 Future 对象。
3. void shutdown(); 在完成已经提交的任务后，关闭。不再接收新的任务。
4. List shutdownNow(); 停止所有正在执行的任务，同时不再接收新的任务。
5. boolean isTerminated(); 判断是否所有的任务都已经执行完成了。
6. boolean isShutdown(); 判断 ExecutorService 是否被关闭。
7. List<Future> invokeAll(Collection<? extends Callable> tasks); 执行指定的任务集合，执行完成后返回结果。

8. T invokeAny(Collection<? extends Callable> tasks); 执行指定的任务集合，任意一个任务执行完成，返回结果，其他任务终止。

线程池核心实现类之一：ThreadPoolExecutor

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
  int maximumPoolSize,
  long keepAliveTime,
  TimeUnit unit,
  BlockingQueue<Runnable> workQueue,
  ThreadFactory threadFactory,
  RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 || maximumPoolSize <= 0 || maximumPoolSize < corePoolSize || keepAliveTime < 0)
      throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null) throw new NullPointerException();
    this.acc = System.getSecurityManager() == null ? null : AccessController.getContext();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}

线程池创建的各个参数的意义：
corePoolSize：
线程池的核心线程数量，提交一个任务，就会创建一个线程，直到线程数量达到 corePoolSize。如果线程数量等于 corePoolSize，继续提交任务，则会被保存在线程阻塞队列里，等待执行。执行线程池的 prestartAllCoreThreads()方法，线程池会提前创建并启用所有的核心线程。

maximumPoolSize：
线程池最大线程数量。在线程阻塞队列满的时候，继续提交任务，则会创建新的线程执行任务，线程最大的数量不可超过 maximumPoolSize。

keepAliveTime：
线程存货时间。在没有任务需要执行的时候，线程存活的时间。该参数在线程数量大于 corePoolSize 的时候使用。

unit：
keepAliveTime 时间单位。

workQueue：
线程阻塞队列。

当正在执行任务的线程数量等于 corePoolSize 的时候，继续提交任务，任务则会进入 workQueue 等待被执行。一般情况下，workQueue 都是有限队列，如果 workQueue 是无限队列，可能会对系统带来一定的影响：
1.如果是无限队列，当线程数达到 corePoolSize 时，新任务就会一直进入 workQueue。maximumPoolSize 参数就会无效，同时 keepAliveTime 也会变成无效参数。
2.如果是无限队列，也有可能出现资源耗尽的情况。
常用的 workQueue：ArrayBlockingQueue，LinkedBlockingQueue 等

threadFactory：
线程工厂。

自己设置自定义线程工厂，Executors 的默认线程工厂 DefaultThreadFactory

static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
  private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
  private final ThreadGroup group;
  private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
  private final String namePrefix;

  DefaultThreadFactory() {
    SecurityManager s = System.getSecurityManager();
    group = (s != null) ? s.getThreadGroup() : Thread.currentThread().getThreadGroup();
    namePrefix = "pool-" + poolNumber.getAndIncrement() + "-thread-";
  }

  public Thread newThread(Runnable r) {
    Thread t = new Thread(group, r, namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(), 0);
    if (t.isDaemon()) t.setDaemon(false);
    if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY) t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
    return t;
  }
}

可以看出默认线程工厂的线程命名规则是：pool-''数字''-thread-"数字"

executionHandler：
拒绝策略。当线程阻塞队列已满，线程数量也已经到 maximumPoolSize 时，如果继续提交任务，就必须找一种方法处理现在的情况。就有了拒绝策略。线程池提供了四种拒绝策略供大家选择：
AbortPolicy：直接抛出异常，也是线程池的默认拒绝策略。

public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
  /**
   * Creates an {@code AbortPolicy}.
   */
  public AbortPolicy() { }

  /**
   * Always throws RejectedExecutionException.
   *
   * @param r the runnable task requested to be executed
   * @param e the executor attempting to execute this task
   * @throws RejectedExecutionException always
   */
  public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
    throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() + " rejected from " + e.toString());
  }
}

CallerRunsPolicy：用调用者所在的当前线程执行。一般使用在不允许失败，对性要求不高，并发不算太高的场景。如果并发很高，则会造成程序阻塞，性能效率损失很大。

public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
  /**
   * Creates a {@code CallerRunsPolicy}.
   */
  public CallerRunsPolicy() { }

  /**
   * Executes task r in the caller's thread, unless the executor
   * has been shut down, in which case the task is discarded.
   *
   * @param r the runnable task requested to be executed
   * @param e the executor attempting to execute this task
   */
  public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
    if (!e.isShutdown()) {
      r.run();
    }
  }
}

DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列里面最前面的任务，并开始执行当前任务。

public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {
  /**
   * Creates a {@code DiscardOldestPolicy} for the given executor.
   */
  public DiscardOldestPolicy() { }

  /**
   * Obtains and ignores the next task that the executor
   * would otherwise execute, if one is immediately available,
   * and then retries execution of task r, unless the executor
   * is shut down, in which case task r is instead discarded.
   *
   * @param r the runnable task requested to be executed
   * @param e the executor attempting to execute this task
   */
  public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
    if (!e.isShutdown()) {
      e.getQueue().poll();
      e.execute(r);
    }
  }
}

DiscardPolicy：直接丢弃任务。

public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {
  /**
   * Creates a {@code DiscardPolicy}.
   */
  public DiscardPolicy() { }

  /**
   * Does nothing, which has the effect of discarding task r.
   *
   * @param r the runnable task requested to be executed
   * @param e the executor attempting to execute this task
   */
  public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
  }
}

线程池的重要属性
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;
ctl：
是对线程池的运行状态，线程池中有效线程数量进行控制的一个字段，ctl 包含两部分信息：线程池的运行状态（runState），线程池内有效线程数量（workerCount）；这两个信息用一个 Integer 类型来保存，runState 用高三位保存，workerCount 用低 29 位保存。COUNT_BITS 就是 29，CAPACITY 是 1 左移 29 位再减去 1（二进制就是 29 个 1），这个常量表示 workerCount 的上限值 536870911。

线程池的五种状态
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;

RUNNING ：线程池的初始状态，线程池被创建就是 RUNNING 状态，且线程池的任务为 0。线程池处于 RUNNING 状态，能接收新任务，并且能够已添加的任务做处理。
SHUTDOWN：调用线程池的 shutdown() 接口，线程池的状态会从 RUNNING -> SHUTDOWN。线程池处于 SUTDOWN 状态时，线程池不再接收新任务，可以继续完成已经收到的任务。
STOP：调用线程池的 shutdownNow() 接口，线程池状态会从 RUNNING/SHUTDOWN -> STOP 。线程池处于 STOP 状态时，线程池不再接收新任务，也不会继续完成已经收到的任务，并中断正在执行的任务。
TIDYING：当线程池在 SHUTDOWN 状态下，阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时，就会由 SHUTDOWN -> TIDYING；当线程池在 STOP 状态下，线程池中执行的任务为空时，就会由 STOP -> TIDYING。当所有的任务已终止，ctl 记录的”任务数量”为 0，线程池会变为 TIDYING 状态。当线程池变为 TIDYING 状态时，会执行钩子函数 terminated()。terminated() 在ThreadPoolExecutor 类中是空的，若用户想在线程池变为 TIDYING 时，进行相应的处理；可以通过重载 terminated() 函数来实现。
TERMINATED：线程池在 TIDYING 状态下，执行过 terminated() 之后，从 TIDYING -> TERMINATED 状态。线程池彻底终止就变成了 TERMINATED 状态。进入 TERMINATED 状态的条件：(1) 线程池不在 RUNNING；(2) 线程池状态不在 TIDYING/TERMINATED；(3) 线程池的状态是 SHUTDOWN，并且阻塞队列为空时。(4) workerCount=0；(5) 设置 TIDYING 成功。

线程池的工作原理
1.如果当前线程数量少于 corePoolSize 时，新来任务时会获取全局锁创建新的线程；
2.当前线程数量等于或多余 corePoolSize 时，新来任务时则会被加到 BlockingQueue；
3.如果 BlockingQueue 已经满了，则会创建新的线程来处理任务；
新创建线程时，如果线程总数即将超过 maximumPoolSize，则当前任务则会被拒绝。

学习总结
本次主要以线程为切入点，并抛砖引玉以提出问题的方式，去学习 JAVA 中 Executor 接口的继承关系，了解到了线程池的核心实现类 ThreadPoolExecutor 的所有参数都是什么含义，学习了四种线程拒绝策略，在不同的业务场景中该如何使用。

通过线程池的一些重要属性学习到了线程池的状态流转机制。进一步了解了线程池的工作原理，真正的知道了线程池的优缺点，以及在什么业务场景下再去使用线程池。

后续会继续学习线程池的相关方法和线程池线程的复用原理。让线程池在业务中能够更合理的使用。