C++线程池ThreadPoolExecutor实现原理
1. 为什么要使用线程池
在实际使用中，线程是很占用系统资源的，如果对线程管理不善很容易导致系统问题。因此，在大多数并发框架中都会使用线程池来管理线程，使用线程池管理线程主要有如下好处：
2. 线程池的工作原理
当一个并发任务提交给线程池，线程池分配线程去执行任务的过程如下图所示：
线程池执行流程图.jpg
从图可以看出，线程池执行所提交的任务过程主要有这样几个阶段：
3.线程池的实现
4. 线程池的创建
创建线程池主要是ThreadPoolExecutor类来完成，ThreadPoolExecutor 的有许多重载的构造方法，通过参数最多的构造方法来理解创建线程池有哪些需要配置的参数。ThreadPoolExecutor 的构造方法为：
ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) 下面对参数进行说明：
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线程池执行逻辑
通过 ThreadPoolExecutor 创建线程池后，提交任务后执行过程是怎样的，下面来通过源码来看一看。execute 方法源码如下：
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
/*
* Proceed in 3 steps:
*
* 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
* start a new thread with the given command as its first
* task. The call to addWorker atomically checks runState and
* workerCount, and so prevents false alarms that would add
* threads when it shouldn't, by returning false.
*
* 2. If a task can be successfully queued, then we still need
* to double-check whether we should have added a thread
* (because existing ones died since last checking) or that
* the pool shut down since entry into this method. So we
* recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
* stopped, or start a new thread if there are none.
*
* 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
* thread. If it fails, we know we are shut down or saturated
* and so reject the task.
*/
int c = ctl.get();
//如果线程池的线程个数少于corePoolSize则创建新线程执行当前任务
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
//如果线程个数大于corePoolSize或者创建线程失败，则将任务存放在阻塞队列workQueue中
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
//如果当前任务无法放进阻塞队列中，则创建新的线程来执行任务
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}ThreadPoolExecutor 的 execute 方法执行逻辑请见注释。下图为 ThreadPoolExecutor 的 execute 方法的执行示意图：
execute执行过程示意图.jpg
execute 方法执行逻辑有这样几种情况：
需要注意的是，线程池的设计思想就是使用了核心线程池 corePoolSize，阻塞队列 workQueue 和线程池 maximumPoolSize，这样的缓存策略来处理任务，实际上这样的设计思想在需要框架中都会使用。
5. 线程池的关闭
关闭线程池，可以通过shutdown和shutdownNow这两个方法。它们的原理都是遍历线程池中所有的线程，然后依次中断线程。shutdown和shutdownNow还是有不一样的地方：
可以看出 shutdown 方法会将正在执行的任务继续执行完，而 shutdownNow 会直接中断正在执行的任务。调用了这两个方法的任意一个，isShutdown方法都会返回 true，当所有的线程都关闭成功，才表示线程池成功关闭，这时调用isTerminated方法才会返回 true。
5. 如何合理配置线程池参数？
要想合理的配置线程池，就必须首先分析任务特性，可以从以下几个角度来进行分析：
任务性质不同的任务可以用不同规模的线程池分开处理。CPU 密集型任务配置尽可能少的线程数量，如配置Ncpu+1个线程的线程池。IO 密集型任务则由于需要等待 IO 操作，线程并不是一直在执行任务，则配置尽可能多的线程，如2xNcpu。混合型的任务，如果可以拆分，则将其拆分成一个 CPU 密集型任务和一个 IO 密集型任务，只要这两个任务执行的时间相差不是太大，那么分解后执行的吞吐率要高于串行执行的吞吐率，如果这两个任务执行时间相差太大，则没必要进行分解。我们可以通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法获得当前设备的 CPU 个数。
优先级不同的任务可以使用优先级队列 PriorityBlockingQueue 来处理。它可以让优先级高的任务先得到执行，需要注意的是如果一直有优先级高的任务提交到队列里，那么优先级低的任务可能永远不能执行。
执行时间不同的任务可以交给不同规模的线程池来处理，或者也可以使用优先级队列，让执行时间短的任务先执行。
依赖数据库连接池的任务，因为线程提交 SQL 后需要等待数据库返回结果，如果等待的时间越长 CPU 空闲时间就越长，那么线程数应该设置越大，这样才能更好的利用 CPU。
并且，阻塞队列最好是使用有界队列，如果采用无界队列的话，一旦任务积压在阻塞队列中的话就会占用过多的内存资源，甚至会使得系统崩溃。