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5000字、12 连环炮、一张图快速搞定线程池

写在前面

前面文章中,我们总结了JVM18连环炮、并发并最基础的12连环炮,建议先阅读:

连环炮继续走起,今天我给大家总结了线程池的12连环炮。

1、为什么要创建线程池?

2、创建线程池有哪些方式?

3、Executors能创建几种常用线程池?

4、线程池有哪些参数?

5,能说说线程池原理吗?

6、线程池有哪些拒绝策略?

7、线程池中使用到了阻塞队列,那你知道有哪些阻塞队列?

8、线程池中的核心线程如何设置呢?

9、知道线程池有哪些状态吗?

10、线程池中的线程是如何复用的?

11、Java线程池中submit() 和 execute()方法有什么区别?

12、在工作中,有使用过线程池吗?

线程池整体图


1、为什么要创建线程池?

学了线程不懂线程池,那是远远不够的,因为我们通常使用线程的时候,都会涉及到线程池。

数据库也有连接池,也就是大家所讲的池化技术。

线程也有线程池,对于池的概念大家一定把握好两个关键:

  • 控制资源的数量
  • 重复利用资源

为什么要创建线程池,回答这个问题,我们可以说一下它的三个优点。

第一个,降低资源消耗。通过重复利用线程池中的线程,能规避我们不断创建线程和不断销毁线程造成的资源消耗。

第二个,提高响应速度。当任务到达线程池中,任务可以不需要等待线程创建就能立即执行。

第三个,提高线程的可管理性。大家都知道,线程是稀缺资源,如果无限制的创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性。使用线程池,可以进行统一的分配、调优和监控。

回答完上面三个线程池的好处以后,面试官肯定会继续问:创建线程池的方式有哪些?

2、创建线程池有哪些方式?

在java中创建线程有两种方式:

  • Executors
  • ThreadPoolExecutor

这两个都在juc目录下面。其中,Executors可以理解为一个工具类,是用来生成线程池的。另外,Executors 的大部分创建线程方式最终使用的都是ThreadPoolExecutor。

并且在阿里规开发规范中,建议不要使用Executors 来创建线程池。因为线程池的类型以及线程相关参数都是在Executors 中就已经封装好了,如果我们在代码中使用不当,可能会造成系统出问题。建议使用ThreadPoolExecutor创建线程,然后,根据自己的业务实际情况进行创建线程池。

3、Executors能创建几种常用线程池?

上面我们说到,创建线程池的两种方式。

其实,大部分面试官想要我们回答的是Executors 创建线程池的方式有哪几种?所以肯定会继续追问,Executors 创建线程池的几种方式。今天就来看看,如何回答这个问题。

我们可以把Executors 类理解成为一个工厂类,该类可以为我们提供六种创建线程池的方法:

第1种,newSingleThreadExecutor,创建了一个单线程的线程池,此线程池保证了所有任务的执行顺序都是按照任务的提交顺序执行。也就是说,这个池子里只有一个线程。

第2种,newFixedThreadPool,创建指定数量线程的线程池;

第3种,newCachedThreadPool,创建一个可缓存的线程池,伸缩性、动态调整,60s回收一次;

第4种,newScheduledThreadPool,创建一个大小无限的线程池;

第5种,newSingleThreadScheduledExecutor(),创建一个单例线程池,定期或延时执行任务,很多框架中使用此实现定时心跳检测。

第6种,newWorkStealingPool,这是Java 8 新增创建线程池的方法。

回答完上面内容后,面试就会问:线程池有哪些参数?

4、线程池有哪些参数?

这个问题也算是老掉牙的面试题,但是面试中频率是相当高,经久不衰。

线程池一共有7个参数:

第1个,maximumPoolSize,指的是最大线程数

第2个,corePoolSize,指的是核心线程数

第3个,keepAliveTime ,指的是最大线程活跃时间

第4个,unit: 指定了keepAliveTime的单位,可以为毫秒,秒,分,小时等;

第5个,workQueue: 存储未执行的任务的队列;

第6个,threadFactory: 创建线程的工厂,如果未指定则使用默认的线程工厂;

第7个,handler: 指定了当任务队列已满,并且没有可用线程执行任务时对新添加的任务的处理策略;

面试中,如果你能说出maximumPoolSize、corePoolSize、keepAliveTime 、workQueue、handler五个核心参数也算可以了,但还是建议大家把七个参数都回答出来。

5,能说说线程池原理吗?

这道题,我本人在面试中最喜欢用生活中的例子来回答,请看我是怎么回答的:

一家工厂,订单来了,正式员工们就开始生产零件。但是订单越来越多,正式员工处理不来了,就先把任务放到仓库里,但是遇到订单爆棚的时候,仓库也都放不下了,这时候,工厂就会想到找点临时工来帮忙生产零件,如果订单实在是太多了,这时候工厂可能就会想办法拒绝那些不是很有利润的订单。同时,生意也有惨淡的时候,这时候工厂也许就会清理临时工,让他们等以后忙的时候再来帮忙。

在这里,订单就是我们创建的线程,工厂就就是线程池,正式员工就是核心线程,临时员工就是最大线程,仓库就是阻塞队列,订单实在太多了,就会考虑到订单的利润,也就是说,利润太少了那就不干了,这就是拒绝策略。

建议结合前面整体图进行理解。

6、线程池有哪些拒绝策略?

线程池核心参数中,有个很重要的参数就是拒绝策略,面试官也是非常喜欢问的,大家可以这么回答。

线程池中主要有4种拒绝策略:

第1种,AbortPolicy,这是默认策略,指的是丢弃任务,抛出异常;

第2种,CallerRunsPolicy,简单的说,就是后面排队的线程就在那等着,被拒绝的任务在主线程中运行,所以主线程就被阻塞了,别的任务只能在被拒绝的任务执行完后,才会继续被提交到线程池中。

第3种,DiscardOldestPolicy,指的是丢弃等待队列中最久的任务,并且执行当前任务;

第4种,DiscardPolicy,直接丢弃任务,也不抛异常。

我们说完了线程池核心参数中一个拒绝策略,也有的面试官喜欢问另外一个参数,那就是阻塞队列。

7、线程池中使用到了阻塞队列,那你知道有哪些阻塞队列?

这个问题,也属于java集合框架的内容,所以,还是很有必要掌握的。

JDK7及以后一共有7种阻塞队列:

第1种,ArrayBlockingQueue ,由数组结构组成的有界阻塞队列。

第2种,LinkedBlockingQueue ,由链表结构组成的有界阻塞队列。

第3种,PriorityBlockingQueue ,支持优先级排序的无界阻塞队列。

第4种,DelayQueue,使用优先级队列实现的无界阻塞队列。

第5种,SynchronousQueue,不存储元素的阻塞队列。

第6种,LinkedTransferQueue,由链表结构组成的无界阻塞队列。

第7种,LinkedBlockingDeque,由链表结构组成的双向阻塞队列。

另外,Executors 中使用最多的是LinkedBlockingDeque,还用了SynchronousQueue。

回答完以上七种后,请记住把Executors 中使用的两种也强调一下,表示你对此非常熟悉。

还有可能会继续问一个非常重要的参数,那就是核心线程数。

8、线程池中的核心线程如何设置呢?

回答这个问题,我们首先得知道,线程和CPU有关,所以,如何设置核心线程数,肯定也是和CPU有关的,核心线程数设置和任务的类型也有关,任务类型有两种:

一种是CPU密集型, 比如像加解密、压缩、计算等一系列需要大量耗费 CPU 资源的任务,大部分场景下都是纯 CPU 计算。所以,核心线程数可以设置为:核心线程数=CPU个数+1。

另外一种,就是IO密集型, 比如像 MySQL 数据库、文件的读写、网络通信等任务,这类任务不会特别消耗 CPU 资源,但是 IO 操作比较耗时,会占用比较多的时间。所以,核心线程数可以设置为:核心线程数 = CPU个数*2。

这个只是个理论值,具体设置大小,建议在本地、测试、准生产环境下调试出相对最优参数大小。

回答完这些后,有的面试官可能会问:你知道线程池的状态吗?

9、知道线程池有哪些状态吗?

很多人,平时估计都不知道线程池居然也有状态,都只知道线程状态。所以这种问题如果不准备,只要被问到必挂。

线程池有5种状态,

第1种,RUNNING,指的是线程池的初始化状态,可添加待执行的任务。

第2种,SHUTDOWN,指的是线程池处于待关闭状态,不接收新任务,仅处理已接收的任务。

第3种,STOP,指的是线程池立即关闭,不接收新的任务,放弃缓存队列中的任务并且中断正在处理的任务。

第4种,TIDYING,指的是线程池自主整理状态,我们可以调用 terminated() 方法进行线程池整理。

第5种,TERMINATED,指的是线程池终止状态。

回答完线程池状态后,下面这个问题是非常经典的,也基本上是问中高级的。

10、线程池中的线程是如何复用的?

这里的线程复用指的是线程池的中线程被重复利用,这里注意了,很多人也许都还没明白这点!再强调一次,

我们手动创建的线程放到线程池中,其实,这时候它变成了一个任务。

线程池执行这些任务的时候,不再是调用线程(任务)的start()方法,而是由线程池中的线程去执行这些任务。

然后线程池中的这些线程就不断地去循环,执行我们丢进去的任务,并调用这些任务的run()方法。此时调用的run()方法就相当于调用一个普通对象的put方法,通过重复使用这些固定线程来执行所有任务。

11、Java线程池中submit() 和 execute()方法有什么区别?

不知道你是否还记得,我们创建线程,然后把线程提交到线程池中时候,通常有两种方法:submit和execute。所以面试官很有可能会问这个问题,这个问题也很有可能出现在笔试中。

回答这个问题,我们得先说说两者的相同点,

submit() 和 execute()方法都是用来提交任务的,指的是把我们创建的任务提交到线程池中。

两者的不同点在于,调用 execute() 方法提交任务不能拿到任务的返回值,而调用 submit() 可以使用 Future 接收线程池执行任务的返回值。

这里就可以联想到,我们创建线程的方式中,有的方式可以拿到线程返回值,有的拿不到。

另外,execute()方法是ThreadPoolExecutor的方法,而submit() 方法是ThreadPoolExecutor的父类AbstractExecutorService中的方法。

12、在工作中,有使用过线程池吗?

这道问题,对于99%的人都很害怕,因为工作中可能真的没用过,所以,心里很没底儿。有的人用过了,却没注意项目中是怎么样用,可能是组长或者其他人写了个工具类,自己用也是拷贝别人代码改改,然后也挺好的。

其实大家可以编造自己的业务场景哈,即使没有,你也可以自己编造点呀,不图羊嘛。这世道就是套路多多滴。这个没有具体答案,答案还得靠你结合你所做项目来回答哈。

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