什么是線程池

線程池和數(shù)據(jù)庫連接池非常類似，可以統(tǒng)一管理和維護線程，減少沒有必要的開銷。

為什么要使用線程池

因為在項目開發(fā)過程中頻繁的開啟線程或者停止線程，線程需要重新被CPU從就緒狀態(tài)調(diào)度到運行狀態(tài)，需要發(fā)生CPU的上下文切換，效率非常低。

線程的生命周期如下圖所示：

線程池有哪些作用

降低資源消耗：通過池化技術(shù)重復(fù)利用已創(chuàng)建好的線程，降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的損耗。

提高響應(yīng)速度：任務(wù)到達時，無需等待線程創(chuàng)建即可立即執(zhí)行。

提高線程的可管理性：線程是稀缺資源，如果無限制創(chuàng)建，不僅會消耗系統(tǒng)資源，還會因為線程的不合理分布導(dǎo)致資源調(diào)度失衡，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使用線程池可以進行統(tǒng)一的分配、調(diào)優(yōu)和監(jiān)控。

提供更多強大的功能：線程池具備可拓展性，允許開發(fā)人員向其中增加更多的功能。比如延遲定時線程池 ScheduledThreadPoolExecutor ，就允許任務(wù)延期執(zhí)行或定期執(zhí)行。

線程池的創(chuàng)建方式

分為以下幾種創(chuàng)建方式：

Executors.newCachedThreadPool()：可緩存線程池

Executors.newFixedThreadPool()：可定長度，限制最大線程數(shù)

Executors.newScheduledThreadPool()：可定時線程池

Executors.newSingleThreadExecutor()：單例線程池

底層都是基于 ThreadPoolExecutor 構(gòu)造函數(shù)封裝

如何實現(xiàn)復(fù)用

本質(zhì)思想：創(chuàng)建一個線程，不會立馬體質(zhì)或者銷毀，而是一直實現(xiàn)復(fù)用。

提前創(chuàng)建固定大小的線程一直保持正在運行的狀態(tài)(可能會非常消耗CPU資源)。

當(dāng)需要線程執(zhí)行任務(wù)，將該任務(wù)提交緩存在并發(fā)隊列中，如果緩存隊列滿了，則會執(zhí)行拒絕策略。

正在運行的線程從并發(fā)隊列中獲取任務(wù)執(zhí)行從而實現(xiàn)線程復(fù)用的問題。

線程池底層原理如下圖所示：

線程池核心點：復(fù)用機制

提前創(chuàng)建好固定的線程一直在運行狀態(tài)---死循環(huán)實現(xiàn)。

提交的線程任務(wù)緩存到一個并發(fā)隊列集合中，交給我們正在運行的線程執(zhí)行。

正在運行的線程就從隊列中獲取該任務(wù)執(zhí)行。

簡單實現(xiàn)代碼如下：

/**
 * @author zfl_a
 * @date 2021/3/20
 * @project multi-thread
 */
public class CustExcutors {

    // 存放線程任務(wù)
    public BlockingDeque<Runnable> runnableList ;

    // 停止線程標(biāo)識位
    private volatile Boolean isRun = true ;

    /**
     * 初始化
     * @param dequeSize 隊列容器大小
     * @param threadCount 線程池大小
     */
    public CustExcutors(int dequeSize,int threadCount){
        runnableList = new LinkedBlockingDeque<>(dequeSize);
        for (int i=0;i<threadCount;i++) {
            WorkThread workThread = new WorkThread();
            workThread.start();
        }
    }

    public void execute(Runnable runnable){
        runnableList.offer(runnable);
    }

    class WorkThread extends Thread {

        @Override
        public void run (){
            // 標(biāo)識位位true 或者隊列中有未執(zhí)行完成的任務(wù)
            while(isRun || runnableList.size()>0) {
                Runnable runnable = runnableList.poll();
                // 如果不為空 ，執(zhí)行
                if(runnable!=null) {
                    runnable.run();
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        CustExcutors custExcutors = new CustExcutors(10,2);
        for (int x=0;x<10;x++) {
            final int i = x ;
            custExcutors.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----"+i);
                }
            });
        }
        // 停止線程
        custExcutors.isRun=false;
    }
}

運行結(jié)果：只有兩個線程在運行任務(wù)

ThreadPoolExecutor核心參數(shù)

corePoolSize：核心線程數(shù)量，一直正在保持運行的線程。

maximumPoolSize：最大線程數(shù)，線程池允許創(chuàng)建的最大線程數(shù)。

keepAliveTime：超出 corePoolSize 后創(chuàng)建的線程存活時間(當(dāng)超過核心線程數(shù)后，又沒有線程任務(wù)執(zhí)行，達到該存活時間后，停止該線程)。

unit：keepAliveTime 的時間單位。

workQueue：任務(wù)隊列，用于保持待執(zhí)行的任務(wù)。

threadFactory ：線程池內(nèi)部創(chuàng)建線程所用的工廠。

handler：任務(wù)無法執(zhí)行時的處理器(當(dāng)任務(wù)被拒絕時)。

其他相關(guān)總結(jié)

線程池不會一直在運行狀態(tài)。假設(shè)配置核心線程數(shù) corePoolSize 為2 ，最大線程數(shù) maximumPoolSize 為5，我們可以通過 corePoolSize 核心線程數(shù)后創(chuàng)建的線程的存活時間例如為60s，在60s內(nèi)沒有線程任務(wù)執(zhí)行，則會停止該線程。

線程池底層 ThreadPoolExecutor 底層實現(xiàn)原理

2.1. 當(dāng)線程數(shù)小于核心線程數(shù)時，創(chuàng)建線程。

2.2. 當(dāng)線程數(shù)大于等于核心線程數(shù)，且任務(wù)隊列未滿時，將任務(wù)放入任務(wù)隊列。

2.3. 當(dāng)線程數(shù)大于等于核心線程數(shù)，且任務(wù)隊列已滿，有以下兩種情況。

2.3.1. 如果線程數(shù)小于最大線程數(shù)，創(chuàng)建線程。

2.3.2. 如果線程數(shù)等于最大線程數(shù)，拋出異常，拒絕任務(wù)。

如果隊列滿了，且任務(wù)總數(shù)>最大線程數(shù)則當(dāng)前線程走拒絕策略。可自定義拒絕異常，將該任務(wù)緩存到Redis、本地文件、mysql中，后期項目啟動實現(xiàn)補償。

拒絕策略有以下幾種：

4.1. AbortPolicy：丟棄任務(wù)，拋出運行時異常。

4.2. CallerRunsPolicy：執(zhí)行任務(wù)。

4.3. DiscardPolicy 忽視

4.4. DiscardOldestPolicy：從隊列中剔除最先進入隊列(最后一個執(zhí)行)的任務(wù)。

4.5. 實現(xiàn) RejectedExecutionHandler 接口，可自定義處理器。

如何合理配置參數(shù)

自定義線程池就需要我們自己配置最大線程數(shù) maximumPoolSize ，為了高效的并發(fā)運行，這時需要看我們的業(yè)務(wù)是IO密集型還是CPU密集型。

5.1 CPU密集型：

CPU密集的意思是該任務(wù)需要最大的運算，而沒有阻塞，CPU一直全速運行。CPU密集任務(wù)只有在真正的多核CPU上才能得到加速(通過多線程)。而在單核CPU上，無論你開幾個模擬的多線程該任務(wù)都不可能得到加速，因為CPU總的運算能力就那么多。

5.2 IO密集型

IO密集型，即該任務(wù)需要大量的IO，即大量的阻塞。在單線程上運行IO密集型的任務(wù)會導(dǎo)致大量的CPU運算能力浪費在等待。所以在IO密集型任務(wù)中使用多線程可以大大的加速程序運行，即使在單核CPU上這種加速主要就是利用了被浪費掉的阻塞時間。

IO 密集型時，大部分線程都阻塞，故需要多配制線程數(shù)。公式為：

CPU核數(shù)*2
CPU核數(shù)/(1-阻塞系數(shù)) 阻塞系數(shù)在0.8~0.9之間
查看CPU核數(shù)：
System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

以上就是“大廠HR經(jīng)常會問到的Java線程池面試題”，你能回答上來嗎?如果想要了解更多的Java面試題相關(guān)內(nèi)容，可以關(guān)注動力節(jié)點Java官網(wǎng)。