连线程池都不懂的程序员，还张口闭口高并发？

在这里插入图片描述

前言：

线程池是面试常考知识点，比如：如何创建线程池、线程池有什么参数及参数的用意、有哪些拒绝策略、线程池原理、如何监控等等，本篇文章一一为您解答，祝各位顺利找到满意的高薪工作。最近因为面试也有整理一些面试资料&最新2020收集的一些大厂的面试真题（都整理成文档，小部分截图），有需要的可以点击进入领取暗号：csdn

在这里插入图片描述

一、简介

什么是线程池？

池的概念大家也许都有所听闻，池就是相当于一个容器，里面有许许多多的东西你可以即拿即用。java中有线程池、连接池等等。线程池就是在系统启动或者实例化池时创建一些空闲的线程，等待工作调度，执行完任务后，线程并不会立即被销毁，而是重新处于空闲状态，等待下一次调度。

线程池的工作机制？

在线程池的编程模式中，任务提交并不是直接提交给线程，而是提交给池。线程池在拿到任务之后，就会寻找有没有空闲的线程，有则分配给空闲线程执行，暂时没有则会进入等待队列，继续等待空闲线程。如果超出最大接受的工作数量，则会触发线程池的拒绝策略。

为什么使用线程池？

线程的创建与销毁需要消耗大量资源，重复的创建与销毁明显不必要。而且池的好处就是响应快，需要的时候自取，就不会存在等待创建的时间。线程池可以很好地管理系统内部的线程，如数量以及调度。

二、线程池的使用

在这里插入图片描述

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

1、关键参数

扫描二维码关注公众号，回复： 11596854 查看本文章

corePoolSize 核心线程数

当向线程池中提交一个任务时，如果线程池中的线程数量小于核心线程数，即使存在空闲线程，也会新建一个线程来执行当前任务，直到线程数量大于或等于核心线程数。

maximunPoolSize 最大线程数

当任务队列满了，线程池中的线程数量小于最大线程数时，创建新线程执行任务。对于无界队列，忽略该参数。

keepAliveTime 线程存活时间

大于核心线程数的那一部分线程的存活时间，如果这部分线程空闲超过这段时间，则进行销毁。

workqueue 任务队列

线程池中的线程数大于核心线程数时，将任务放入此队列等待执行。

threadFactory 线程工厂

用于创建线程，工厂使用 new Threa() 的方式创建线程，并为每个线程做统一规则的命名：pool-m-thread-n（m为线程池的编号，n为线程池内的线程编号）。

handler 饱和策略

当线程池和队列都满了，则根据此策略处理任务。

2、任务队列类型
在这里插入图片描述
3、饱和策略类型

在这里插入图片描述
同时，还可以自行实现 RejectedExecutionHandler 接口来自定义饱和策略，比如记录日志、持久化等等。
void execute(Runnable command)

ThreadFactory namedThreadFactory =
new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("demo-pool-%d").build();
ExecutorService executor =new ThreadPoolExecutor(
10,  
1000,
60L,
TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(10),
namedThreadFactory,new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
executor.execute(() -> {
System.out.println(1111);
});

注意使用 execute 方法提交任务时，没有返回值。

Future<?> submit(Runnable task)

Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
   return 1 + 1;
  });Integer result = future.get();

还可以使用 submit 方法提交任务，该方法返回一个 Future 对象，通过 Future#get( ) 方法可以获得任务的返回值，该方法会一直阻塞知道任务执行完毕。还可以使用 Future#get(long timeout, TimeUnit unit) 方法，该方法会阻塞一段时间后立即返回，而这时任务可能没有执行完毕。

4.拒绝策略实现详解

线程池中，有三个重要的参数，决定影响了拒绝策略：

corePoolSize - 核心线程数，也即最小的线程数。
workQueue - 阻塞队列
maximumPoolSize - 最大线程数
当提交任务数大于 corePoolSize 的时候，会优先将任务放到 workQueue 阻塞队列中。当阻塞队列饱和后，会扩充线程池中线程数，直到达到 maximumPoolSize 最大线程数配置。此时，再多余的任务，则会触发线程池的拒绝策略了。

总结起来，也就是一句话，当提交的任务数大于（workQueue.size() + maximumPoolSize ），就会触发线程池的拒绝策略。

拒绝策略定义

拒绝策略提供顶级接口 RejectedExecutionHandler ，其中方法 rejectedExecution 即定制具体的拒绝策略的执行逻辑。

jdk默认提供了四种拒绝策略：

CallerRunsPolicy -当触发拒绝策略，只要线程池没有关闭的话，则使用调用线程直接运行任务。一般并发比较小，性能要求不高，不允许失败。但是，由于调用者自己运行任务，如果任务提交速度过快，可能导致程序阻塞，性能效率上必然的损失较大。
AbortPolicy - 丢弃任务，并抛出拒绝执行 RejectedExecutionException异常信息。线程池默认的拒绝策略。必须处理好抛出的异常，否则会打断当前的执行流程，影响后续的任务执行。
DiscardPolicy - 直接丢弃，其他啥都没有
DiscardOldestPolicy - 当触发拒绝策略，只要线程池没有关闭的话，丢弃阻塞队列 workQueue 中最老的一个任务，并将新任务加入

四种拒绝策略是相互独立无关的，选择何种策略去执行，还得结合具体的业务场景。实际工作中，一般直接使用 ExecutorService 的时候，都是使用的默认的 defaultHandler ，也即 AbortPolicy 策略。

5、关闭线程池

ThreadPoolExecutor 提供了 shutdown( ) 和 shutdownNow( ) 两个方法关闭线程池。原理是首先遍历线程池的工作线程，依次调用 interrupt( ) 方法中断线程，这样看来如果无法响应中断的任务就不能终止。

两者区别是：
如果调用了其中一种方法，isShutdown 方法就会返回 true。当所有的任务都已关闭后, 才表示线程池关闭成功，这时调用 isTerminaed 方法会返回 true。实际应用中可以根据任务是否一定要执行完毕的特性，决定使用哪种方法关闭线程池。

6、合理的配置线程池

通常我们可以根据 CPU 核心数量来设计线程池数量。

可以通过 Runtime.getRuntime().availableProcessors() 方法获得当前设备的物理核心数量。值得注意的是，如果应用运行在一些 docker 或虚拟机容器上时，该方法取得的是当前物理机的 CPU 核心数。

IO 密集型 2nCPU
计算密集型 nCPU+1

其中 n 为 CPU 核心数量。

为什么加 1：即使当计算密集型的线程偶尔由于缺失故障或者其他原因而暂停时，这个额外的线程也能确保 CPU 的时钟周期不会被浪费。

三、线程池的运行过程

在这里插入图片描述

当提交一个新任务时，线程池的处理步骤：

1.判断当前线程池内的线程数量是否小于核心线程数，如果小于则新建线程执行任务。否则，进入下个阶段。
2.判断队列是否已满，如果没满，则将任务加入等待队列。否则，进入下个阶段。
3.在上面基础上判断是否大于最大线程数，如果是根据响应的策略处理。否则，新建线程执行当前任务。

线程池的源码比较简单易懂，感兴趣的小伙伴可以自行查看
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor ，在线程池中每个任务都被包装为一个一个的 Worker ，下面简单看下 Worker 的 run( ) 方法：

try {
      while (task != null || (task = getTask()) != null) {
        w.lock();        // If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
        // if not, ensure thread is not interrupted. This
        // requires a recheck in second case to deal with
        // shutdownNow race while clearing interrupt
        if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
           (Thread.interrupted() &&           runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&          !wt.isInterrupted())          wt.interrupt();        try {
          beforeExecute(wt, task);          Throwable thrown = null;
          try {
            task.run();          } catch (RuntimeException x) {
            thrown = x; throw x;
          } catch (Error x) {
            thrown = x; throw x;
          } catch (Throwable x) {
            thrown = x; throw new Error(x);
          } finally {
            afterExecute(task, thrown);          }        } finally {
          task = null;
          w.completedTasks++;          w.unlock();        }      }      completedAbruptly = false;
    } finally {
      processWorkerExit(w, completedAbruptly);    }

可以看到不断的循环取出 Task 并执行，而在任务的执行前后，有 beforeExecute 和 afterExecute 方法，我们可以实现两个方法实现一些监控逻辑。除此之外还可以集合线程池的一些属性或者重写 terminated() 方法在线程池关闭时进行监控。

四、结语

线程池在开发中还是比较常见的，结合不同的业务场景，结合最佳实践配置正确的参数，可以帮助我们的应用性能得到提升。

另外本人整理收藏了20年多家公司面试知识点整理以及各种知识点整理下面有部分截图想要资料的话点击进入领取暗号CSDN自行领取，希望能对大家有所帮助。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述