Java并發(fā)編程面試之線程池

更新時(shí)間：2021年07月17日 15:50:24 作者：蛋撻學(xué)姐

線程池和并發(fā)問題是Java技術(shù)面試中面試官比較喜歡問的問題之一。在這里，從面試的角度列出了大部分重要的問題，感興趣的小伙伴們可以參考一下

什么是線程池

是一種基于池化思想管理線程的工具。池化技術(shù)：池化技術(shù)簡單點(diǎn)來說，就是提前保存大量的資源，以備不時(shí)之需。比如我們的對(duì)象池，數(shù)據(jù)庫連接池等。

線程池好處

我們?yōu)槭裁匆褂镁€程池，直接new thread start不好嗎？

「降低資源消耗」: 通過重復(fù)利用已創(chuàng)建的線程來降低線程創(chuàng)建和銷毀所造成的消耗。
「提高響應(yīng)速度:」任務(wù)到達(dá)時(shí)，可以立即執(zhí)行，不需要等到線程創(chuàng)建再來執(zhí)行任務(wù)。
「提高線程的可管理性：」線程是稀缺資源，如果無限制創(chuàng)建，不僅會(huì)消耗系統(tǒng)資源，還會(huì)因?yàn)榫€程的不合理分布導(dǎo)致資源調(diào)度失衡，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使用線程池可以進(jìn)行統(tǒng)一的分配、調(diào)優(yōu)和監(jiān)控。

線程池的執(zhí)行流程

我們先來看看線程池的一個(gè)執(zhí)行流程圖，此圖來自文末參考1

通過上述圖我們可以得出線程池執(zhí)行任務(wù)可以有以下幾種情況：

如果當(dāng)前的運(yùn)行線程小于coreSize，則創(chuàng)建新線程來執(zhí)行任務(wù)。
如果當(dāng)前運(yùn)行的線程等于coreSize或多余coreSize(動(dòng)態(tài)修改了coreSize才會(huì)出現(xiàn)這種情況)，把任務(wù)放到阻塞隊(duì)列中。
如果隊(duì)列已滿無法將新加入的任務(wù)放進(jìn)去的話，則需要?jiǎng)?chuàng)建新的線程來執(zhí)行任務(wù)。
如果新創(chuàng)建線程已經(jīng)達(dá)到了最大線程數(shù)，任務(wù)將會(huì)被拒絕。

怎么用線程池

在java jdk的Executors有提供創(chuàng)建不同線程池的方法(一般不推薦這種做法)阿里巴巴的開發(fā)手冊(cè)也明確強(qiáng)制規(guī)定不讓通過Executors來創(chuàng)建的，在一些公司的開發(fā)規(guī)范里面應(yīng)該也會(huì)有這么一條吧。

newFixedThreadPool

newSingleThreadExecutor

newCachedThreadPool

newScheduledThreadPool

newWorkStealingPool (jdk1.8新增的) 我們可以使用ThreadPoolExecutor來創(chuàng)建線程池

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

我們可以看出創(chuàng)建線程池有七個(gè)參數(shù)，而上述我們通過Executors工具類來創(chuàng)建的線程池就一兩個(gè)參數(shù)，其他參數(shù)它都幫我們默認(rèn)寫死了，我們只有真正理解了這幾個(gè)參數(shù)才能更好的去使用線程池。下面我們來看看這七個(gè)參數(shù)（線程池參數(shù)）。

corePoolSize

核心線程數(shù)（線程池的基本大?。┊?dāng)我們提交一個(gè)任務(wù)到線程池時(shí)就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)線程來執(zhí)行任務(wù).當(dāng)我們需要執(zhí)行的任務(wù)數(shù)大于核心線程數(shù)了就不再創(chuàng)建，如果我們調(diào)用了prestartAllCoreThreads()方法線程池就會(huì)為我們提前創(chuàng)建好所有的基本線程。

maximumPoolSize

最大線程數(shù):線程池允許創(chuàng)建的最大線程數(shù)。如果隊(duì)列已經(jīng)滿了，且已創(chuàng)建的線程數(shù)小于最大線程數(shù)，則線程池就會(huì)創(chuàng)建新的線程來執(zhí)行任務(wù)。這里有個(gè)小知識(shí)點(diǎn)，如果我們的隊(duì)列是用的無界隊(duì)列，這個(gè)參數(shù)是不會(huì)起作用的，因?yàn)槲覀兊娜蝿?wù)會(huì)一直往隊(duì)列中加，隊(duì)列永遠(yuǎn)不會(huì)滿（內(nèi)存允許的情況）。

keepAliveTime

空閑線程最大生存時(shí)間。當(dāng)前線程數(shù)大于核心線程數(shù)時(shí)，結(jié)束多余的空閑線程等待新任務(wù)的最長時(shí)間。默認(rèn)情況下，只有當(dāng)線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時(shí)，keepAliveTime才會(huì)起作用，直到線程池中的線程數(shù)不大于corePoolSize，即當(dāng)線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時(shí)，如果一個(gè)線程空閑的時(shí)間達(dá)到keepAliveTime，則會(huì)終止，直到線程池中的線程數(shù)不超過corePoolSize。

但是如果調(diào)用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在線程池中的線程數(shù)不大于corePoolSize時(shí)，keepAliveTime參數(shù)也會(huì)起作用，直到線程池中的線程數(shù)為0；比如當(dāng)前線程池中最大線程數(shù)(maximumPoolSize)為50，核心線程數(shù)（corePoolSize）為10，當(dāng)前正在跑任務(wù)的線程數(shù)為30.然后是不是空出了20個(gè)線程沒活干，所以這20個(gè)線程就要被消毀，有點(diǎn)卸磨殺驢的感覺。

如果剩下的30個(gè)線程干完活了也休息了keepAliveTime這么久，然后這30個(gè)線程里面也要被銷毀20個(gè)，就保留個(gè)核心線程。如果設(shè)置了allowCoreThreadTimeOut等于true核心線程也會(huì)被銷毀。就跟我們做外包項(xiàng)目一樣，甲方項(xiàng)目完成了就得去另外一個(gè)甲方，如果短時(shí)間內(nèi)都沒有甲方接納你的話，你就要被辭退了，只會(huì)留下幾個(gè)核心人員維護(hù)下項(xiàng)目，如果甲方項(xiàng)目維護(hù)的話用自己的人的話，所有的外包人會(huì)都會(huì)被辭退。

unit

線程存活時(shí)間的的單位?？蛇x的單位有days、hours等。

workQueue

任務(wù)隊(duì)列?？梢赃x擇以下這些隊(duì)列

threadFactory

用戶設(shè)置創(chuàng)建線程的工廠，我們可以通過這個(gè)工廠來創(chuàng)建有業(yè)務(wù)意義的線程名字。我們可以對(duì)比下自定義的線程工廠和默認(rèn)的線程工廠創(chuàng)建的名字。

默認(rèn)產(chǎn)生線程的名字自定義線程工廠產(chǎn)生名字

pool-5-thread-1 testPool-1-thread-1

阿里開發(fā)手冊(cè)也有明確說到，需要指定有意義的線程名字。

在這里插入圖片描述

ejectedExecutionHandler

線程池拒絕策略。當(dāng)隊(duì)列和線程池都滿了說明線程池已經(jīng)處于飽和狀態(tài)。必須要采取一定的策略來處理新提交的任務(wù)。jdk默認(rèn)提供了四種拒絕策略：

其實(shí)我們也可以自定義任務(wù)拒絕策略（實(shí)現(xiàn)下RejectedExecutionHandler接口），比如說如果任務(wù)拒絕了我們可以記錄下日志，或者重試等，根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求來實(shí)現(xiàn)。

dubbo 任務(wù)拒絕策略

 @Override
   public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
       String msg = String.format("Thread pool is EXHAUSTED!" +
               " Thread Name: %s, Pool Size: %d (active: %d, core: %d, max: %d, largest: %d), Task: %d (completed: "
               + "%d)," +
               " Executor status:(isShutdown:%s, isTerminated:%s, isTerminating:%s), in %s://%s:%d!",
           threadName, e.getPoolSize(), e.getActiveCount(), e.getCorePoolSize(), e.getMaximumPoolSize(),
           e.getLargestPoolSize(),
           e.getTaskCount(), e.getCompletedTaskCount(), e.isShutdown(), e.isTerminated(), e.isTerminating(),
           url.getProtocol(), url.getIp(), url.getPort());
       logger.warn(msg);
       dumpJStack();
       dispatchThreadPoolExhaustedEvent(msg);
       throw new RejectedExecutionException(msg);
   }//加入Java開發(fā)交流君樣：756584822一起吹水聊天

我們可以看出dubbo的拒絕策略主要記錄了詳細(xì)的級(jí)別為warm的日志、輸出當(dāng)前線程堆棧詳情、繼續(xù)拋出拒絕任務(wù)異常。

線程池參數(shù)如何設(shè)置？

線程池既然有這么多參數(shù)那么我們?nèi)绾稳ジ鶕?jù)自己的業(yè)務(wù)實(shí)際情況來去合理的設(shè)置每個(gè)參數(shù)？

一般我們?nèi)绻蝿?wù)為耗時(shí)IO型比如讀取數(shù)據(jù)庫、文件讀寫以及網(wǎng)略通信的的話這些任務(wù)不會(huì)占據(jù)很多cpu的資源但是會(huì)比較耗時(shí)：線程數(shù)設(shè)置為2倍CPU數(shù)以上，充分的來利用CPU資源。
一般我們?nèi)绻蝿?wù)為CPU密集型的話比如大量計(jì)算、解壓、壓縮等這些操作都會(huì)占據(jù)大量的cpu。所以針對(duì)于這種情況的話一般設(shè)置線程數(shù)為：1倍cpu+1。為啥要加1，很多說法是備份線程。

如果既有IO密集型任務(wù)，又有CPU密集型任務(wù)，這種該怎么設(shè)置線程大小？這種的話最好分開用線程池處理，IO密集的用IO密集型線程池處理，CPU密集型的用cpu密集型處理。以上都只是理算情況下的估算而已，真正的合理參數(shù)還是需要看看實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行的效果來合理的調(diào)整的。