Java 执行器与线程池

Executor 框架如何提交任务、管理线程池与关闭：队列、拒绝策略与生命周期。

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[!info] related notes

所属 MOC：并发 · 服务工程 · 学习路线

前置概念：线程 · 同步

后续概念：CompletableFuture · 优雅关闭

容易混淆：Executors 工厂的无界队列风险

Java 执行器与线程池

这个概念为什么出现

直接 new Thread 无法统一限流、复用与关闭。ExecutorService 把任务提交与执行策略分离：固定/弹性线程池、队列、拒绝策略与 Future 结果。

[!abstract] 一句话理解线程池复用工作线程执行提交的任务；必须正确配置队列与拒绝策略，并在关闭时 shutdown/awaitTermination。

最小可运行示例

场景：图片缩略图任务有限并发

import java.util.concurrent.*;

public class ThumbPool {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2, r -> {
            Thread t = new Thread(r);
            t.setName("thumb-" + t.getId());
            return t;
        });
        try {
            Future<String> f = pool.submit(() -> {
                // 模拟生成缩略图
                return "thumb-ok";
            });
            System.out.println(f.get(1, TimeUnit.SECONDS));
        } finally {
            pool.shutdown();
            try {
                if (!pool.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                    pool.shutdownNow();
                    if (!pool.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS)) {
                        System.err.println("pool still running: tasks must cooperate with cancellation");
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                pool.shutdownNow();
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }
    }
}

建议运行：

javac ThumbPool.java && java ThumbPool

期望输出：

thumb-ok

结合场景再看三个关注点

submit 返回 Future 可取结果/异常。
在 finally 中启动关闭并检查等待结果；任务若不响应中断，即使 shutdownNow 也不保证退出。\
工厂方法要懂默认队列：newFixedThreadPool 用无界队列，压力下可能 OOM。

核心概念与准确模型

1. 关键角色

Executor / ExecutorService
ThreadPoolExecutor 核心实现
工作队列、核心/最大线程、拒绝策略

2. 拒绝策略

Abort 抛 RejectedExecutionException；CallerRuns 在提交线程执行（关闭后丢弃），会把负载反馈给调用方；Discard/DiscardOldest 可能静默丢任务。若调用方依赖 Future，静默丢弃可能让它永久等待，必须明确拒绝与结果契约。

3. 生命周期

shutdown 拒绝新任务但保留已提交任务（含队列）；awaitTermination 只等待并返回是否已终止；shutdownNow 尝试中断运行中任务并返回未启动任务，不等待终止，也不保证返回任务的 Future 自动变成 cancelled。

4. Callable vs Runnable

Callable 有返回值且可抛受检异常

边界情况与反直觉行为

get() 可无限等；get(timeout) 只限制本次等待，超时不取消任务。取消需显式 cancel(true)，而停止运行仍依赖任务响应中断。\
submit 捕获任务异常到 Future，get 时通常包装为 ExecutionException；未观察 Future 会漏报。execute 的未捕获异常路径不同，可到达线程的异常处理器。\
错误的最大线程 + 无界队列 = 实际不扩容。

常见误区

[!warning] 常见误区：Executors 工厂无脑用生产常显式 ThreadPoolExecutor 并命名、监控队列长度。

工程实践

按业务隔离池（CPU 密集 vs IO）。
监控活跃线程、队列、拒绝次数。
请求上下文传递（MDC）要包装任务。
与虚拟线程：大量阻塞任务可用新模型（见虚拟线程篇）。

本节总结

池化执行是默认工程姿势
配置队列/拒绝/关闭
Future 承载结果与错误

自测题

shutdown 与 shutdownNow 区别？
无界队列的主要风险？

参考答案

shutdown 拒绝新任务，继续处理已提交任务；shutdownNow 尝试中断执行中的任务并返回未启动任务，两者都不是“已终止”的证明。\
任务堆积导致内存膨胀，线程数可能不按预期增长。

延伸阅读与资料来源

资料	类型	支撑内容
Executor interface	API	执行器
ThreadPoolExecutor	API	池参数