Java 线程池会自动关闭吗？

首先我们需要了解线程池在什么情况下会自动关闭。ThreadPoolExecutor 类（这是我们最常用的线程池实现类）的源码注释中有这么一句话：

A pool that is no longer referenced in a program and has no remaining threads will be shutdown automatically.

没有引用指向且没有剩余线程的线程池将会自动关闭。

那么什么情况下线程池中会没有剩余线程呢？先来看一下 ThreadPoolExecutor 参数最全的构造方法：

/**
 * @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even
 *           if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
 *        核心线程数：即使是空闲状态也可以在线程池存活的线程数量，除非           
 *        allowCoreThreadTimeOut 设置为 true。
 * @param keepAliveTime when the number of threads is greater than
 *        the core, this is the maximum time that excess idle threads
 *        will wait for new tasks before terminating.
 *         存活时间：对于超出核心线程数的线程，空闲时间一旦达到存活时间，就会被销毁。
 */
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                           RejectedExecutionHandler handler) { ... ... }

这里我们只关心与线程存活状态最紧密相关的两个参数，也就是corePoolSize和keepAliveTime，上述代码块也包含了这两个参数的源码注释和中文翻译。keepAliveTime参数指定了非核心线程的存活时间，非核心线程的空闲时间一旦达到这个值，就会被销毁，而核心线程则会继续存活，只要有线程存活，线程池也就不会自动关闭。聪明的你一定会想到，如果把corePoolSize设置为0，再给keepAliveTime指定一个值的话，那么线程池在空闲一段时间之后，不就可以自动关闭了吗？没错，这就是线程池自动关闭的第一种情况。

1. 线程池自动关闭的情况一：核心线程数为 0 并指定线程存活时间

1.1. 手动创建线程池

代码示例：

public class ThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 重点关注 corePoolSize 和 keepAliveTime，其他参数不重要
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(0, 5,
                30L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(15));
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            executor.execute(() -> {
               // 简单地打印当前线程名称
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            });
        }
    }
}

控制台输出结果

# 线程打印开始
... ...
pool-1-thread-2                    
pool-1-thread-3
pool-1-thread-4
pool-1-thread-5
pool-1-thread-1
# 打印结束，程序等待30s后正常退出
Process finished with exit code 0   # 小知识：exit code 0 说明程序是正常退出，非强行中断

通过以上代码和运行结果可以得知，在corePoolSize为0且keepAliveTime设置为 60s 的情况下，如果任务执行完毕又没有新的任务到来，线程池里的线程都将消亡，而且没有核心线程阻止线程池关闭，因此线程池也将随之自动关闭。

而如果将corePoolSize设置为大于0的数字，再运行以上代码，那么线程池将一直处于等待状态而不能关闭，因为核心线程不受keepAliveTime控制，所以会一直存活，程序也将一直不能结束。运行效果如下 (corePoolSize设置为5，其他参数不变)

控制台输出结果

# 线程打印开始
... ...
pool-1-thread-5
pool-1-thread-1
pool-1-thread-3
pool-1-thread-4
pool-1-thread-2
# 打印结束，但程序无法结束

2.2 Executors.newCachedThrteadPool() 创建线程池

Executors 是 JDK 自带的线程池框架类，包含多个创建不同类型线程池的方法，而其中的newCachedThrteadPool()方法也将核心线程数设置为了0并指定了线程存活时间，所以也可以自动关闭。其源码如下：

public class Executors {
    ... ...
    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
            return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                          60L, TimeUnit.SECONDS,
                                          new SynchronousQueue<Runnable>());
    }
    ... ...
}

如果用这个线程池运行上面的代码，程序也会自动退出，效果如下

# 线程打印开始
... ...
pool-1-thread-7
pool-1-thread-5
pool-1-thread-4
pool-1-thread-1
pool-1-thread-9
# 打印结束，程序等待60s后退出
Process finished with exit code 0

2. 线程池自动关闭的情况二：通过 allowCoreThreadTimeOut 控制核心线程存活时间

通过将核心线程数设置为0虽然可以实现线程池的自动关闭，但也存在一些弊端，此话怎讲，先来看一下线程池的执行流程：

线程池执行流程图

如图所示，当有新的任务到来时，程序会先判断线程池当前线程数是否达到corePoolSize(核心线程数)，没达到则创建线程执行任务，达到则尝试将任务放入任务队列 (workQueue)。如果将corePoolSize设置为0的话，新到来的任务会永远优先被放入任务队列，然后等待被处理，这显然会影响程序的执行效率。那你可能要问了，有没有其他的方法来自己实现可自动关闭的线程池呢？答案是肯定的，从 JDK 1.6 开始，ThreadPoolExecutor 类新增了一个allowCoreThreadTimeOut字段：

/**
 * If false (default), core threads stay alive even when idle.
 * If true, core threads use keepAliveTime to time out waiting
 * for work.
 * 默认为false，核心线程处于空闲状态也可一直存活
 * 如果设置为true，核心线程的存活状态将受keepAliveTime控制，超时将被销毁
 */
private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;

这个字段值默认为false，可使用allowCoreThreadTimeOut()方法对其进行设置，如果设置为 true，那么核心线程数也将受keepAliveTime控制，此方法源码如下：

public void allowCoreThreadTimeOut(boolean value) {
    // 核心线程存活时间必须大于0，一旦开启，keepAliveTime 也必须大于0
    if (value && keepAliveTime <= 0)
        throw new IllegalArgumentException("Core threads must have nonzero keep alive times");
    // 将 allowCoreThreadTimeOut 值设为传入的参数值
    if (value != allowCoreThreadTimeOut) {
        allowCoreThreadTimeOut = value;
        // 开启后，清理所有的超时空闲线程，包括核心线程
        if (value)
            interruptIdleWorkers();
    }
}

既然如此，接下来我们就借助这个方法实现一个可自动关闭且核心线程数不为0的线程池，这里直接在第一个程序的基础上进行改进：

public class ThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 这里把corePoolSize设为5，keepAliveTime保持不变
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 5,
                30L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(15));
        // 允许核心线程超时销毁
        executor.allowCoreThreadTimeOut(true);
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            executor.execute(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            });
        }
    }
}

运行结果

# 线程打印开始
... ...
pool-1-thread-1
pool-1-thread-2
pool-1-thread-3
pool-1-thread-4
pool-1-thread-5
# 打印结束，程序等待30s后退出
Process finished with exit code 0

可以看到，程序在打印结束后等待了30s，然后自行退出，说明线程池已自动关闭，也就是allowCoreThreadTimeOut()方法发挥了作用。这样，我们就实现了可自动关闭且核心线程数不为0的线程池。

3. 超详细的线程池执行流程图

让我们再来梳理一下更完整的线程池执行流程。

更完整的线程池执行流程图

4. 结语

以上就是线程池可以自动关闭的两种情况，而且梳理了详细的线程池执行流程，相信你看完本文一定会有所收获。不过话又说回来，可自动关闭的线程池的实际应用场景并不多，更多时候需要我们手动关闭。下一篇文章我们就来聊聊如何手动关闭线程池，敬请期待！