面试题：线程池常见10问【重要】

￡神魔★判官ぃ 2022-10-06 14:53 223阅读 0赞

### 一、使用线程池比手动创建线程好在哪里？ ###

1、减少线程生命周期带来的开销。如：线程是提前创建好的，可以直接使用，避免创建线程的消耗。

2、合理的利用内存和CPU。如：避免线程创建较多造成的内存溢出，避免线程创建较少造成CPU的浪费。

3、可以统一管理资源。如：统一管理任务队列，可以统一开始或结束任务。

/** * 例子： 用固定线程数的线程池执行10000个任务 */ 
    public class ThreadPoolDemo {  
        
        public static void main(String[] args) {  
            ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {  
                service.execute(new Task());
            } 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        } 
    
        static class Task implements Runnable {  
            public void run() {  
                System.out.println("Thread Name: " + Thread.currentThread().getName());
            } 
        } 
    }

### 二、线程池的各参数的含义？ ###

*  **corePoolSize**：核心线程数（“长工”），常驻线程的数量。随着任务增多，线程池从0开始增加。
 *  **maxPoolSize**：最大线程数，创建线程的最大容量。是核心线程数与非核心线程数之和。
 *  **keepAliveTime+时间单位**：空闲线程存活时间。当非核心线程（“临时工”）空闲时，过了存活时间该线程就会被- 回收 。
 *  **ThreadFactory**：创建线程的工厂。
 *  **workQueue**：存放任务的队列。任务队列满了，会创建非核心线程，直至达到最大线程数。
 *  **Handler**：任务拒绝策略。当线程数达到最大，并且队列被塞满时，会拒绝任务。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

### 三、线程池有哪 4 种拒绝策略？ ###

newThreadPoolExecutor(5, 10, 5, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(),
    
       new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());

**拒绝任务的时机：**

1.线程池关闭的时候，如调用shutdown方法。

2.超出线程池的任务处理能力。线程数量达到最大，且任务队列已满。

**4种拒绝策略：**

*  AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException 的 RuntimeException异常，可根据业务做重试或做放弃提交等处理。
 *  DiscardPolicy：直接丢弃任务不做任何提示，存在数据丢失风险。
 *  DiscardOldestPolicy: 丢弃任务头节点，通常是存活时间最长的任务。给新提交的任务让路，这样也存在一定的数据丢失风险。
 *  CallerRunsPolicy: 谁提交任务，谁来处理。将任务交给提交任务的线程执行（一般是主线程）。
    
    好处：
    
    1.  新提交的任务不会被丢弃，不会造成数据丢失。
    2.  执行任务通常比较耗时，既可以延迟新任务的提交，又可为执行其他任务腾出一点时间。

### 四、 有哪 6 种常见的线程池？什么是 Java8 的 ForkJoinPool？ ###

*  **FixedThreadPool**： 固定线程池。核心线程数由构造参数传入，最大线程数=核心线程数。
 *  **CachedThreadPool**: 缓存线程池。核心线程数为0，最大线程数为 2^31-1 。 队列的容量为0 （ SynchronousQueue ）。
 *  **ScheduledThreadPool**: 定时线程池。可延迟x秒，可延迟x秒，按y周期执行（起始点有开始或结束）。
 *  **SingleThreadPool**：单一线程池。和FixedThreadPool差不多，区别在于只有一个核心线程数。
 *  **SingleThreadScheduledPool**: 单一定时线程池。和ScheduledThreadPool差不多，区别在于内部只有一个线程。
 *  **ForkJoinPool**（java8才有）：拆分汇总线程池。特点1：任务可以再次分裂子任务，并且可以汇总子任务的数据。特点2：每个任务都有一个自己的阻塞队列，而非共同拥有一个线程池阻塞队列。常用于递归场景（树的遍历，最优路径搜索）。
    
    创建线程池示例：

ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10);
    
    service.schedule(new Task(), 10, TimeUnit.SECONDS);
    
    service.scheduleAtFixedRate(new Task(), 10, 10, TimeUnit.SECONDS);
    
    service.scheduleWithFixedDelay(new Task(), 10, 10, TimeUnit.SECONDS);

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

### 五、 线程池常用的阻塞队列有哪些？ ###

**线程池内部结构 ：**

1.线程池管理器：负责线程创建、销毁、添加任务等；

2.工作线程: 线程池创建的正在工作的线程；

3.任务队列（ BlockingQueue ）：线程满了之后，可以放到任务队列中，起到一定的缓冲；

4.任务:要求实现统一的接口，方便处理和执行；

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

**线程池的阻塞队列：**

*  LinkedBlockingQueue：容量大小为 Integer.MAX\_Value，无界队列。对应线程池有 FixedThreaPool、SingleThreadPool；
 *  SynchronousQueue：容量大小为0。对应线程池有ChachedThreadPool(可理解线程数无限扩展);
 *  DelayedWorkQueue: 延迟工作队列。队列中的任务不是按照任务存放的先后顺序放的，而是按照延迟时间的先后存放的。对应线程池有ScheduledThreadPool、SingleThreadScheduledPool。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

### 六、为什么不应该自动创建线程池？ ###

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {  
    
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    
    }

*  **FixedThreadPool、SingleThreadPool**：使用的是无界队列（LinkedBlockingQueue），当任务堆积很多时，会占用大量内存，最终导致OOM。
 *  **ChachedTheadPool**：可以无限创建线程（Integer.MAX\_VALUE），任务过多时会导致创建线程达到操作系统上线或者发生OOM。
 *  **ScheduledThreadPool、SingleThreadScheduledPool**：使用的是DelayedWorkQueue队列，实质上也是一种无界队列，会导致OOM。

### 七、 合适的线程数量是多少？CPU 核心数和线程数的关系？ ###

*  **CPU密集型任务：**

占用CPU比较多的任务（加密、解密、计算等），最佳线程数为CPU核心数的 1~2倍。

*  **耗时IO型任务：**

IO耗时比较多的任务（数据库、文件读写、网络传输等），占用CPU较少。《Java并发编程实战》推荐：最佳线程数= CPU核心数\*（1+线程平均等待时间/线程平均工作时间）。

ps：线程平均工作时间越长，应创建较少的线程。线程平均等待时间长，应创建较多的线程。

### 八、 **如何根据实际需要，定制自己的线程池？** ###

*  **核心线程数**：平均工作时间比例多 ，定义较少的线程数；平均等待时间比例高，创建较多的线程数。如一个任务CPU密集和IO耗时混搭，最大线程数应为核心线程数的几倍，应对突发情况。
 *  **阻塞队列**： 相对于无界队列，可使用 ArrayBlockingQueue，可以设置固定容量，防止资源耗尽，同时会产生数据丢失。
    
    另外，队列容量大小和最大线程数应做一个平衡。队列容量大，最大线程数小时，可减少上下文切换，但是减少吞吐量。队列容量小，最大线程数大时，可提高效率，但是增多上下文切换。
 *  **线程工厂：** 我们可以使用默认的 defaultThreadFactory， 也可以使用 ThreadFactoryBuilder创建 线程工厂，并自定义线程名。
    
        ThreadFactoryBuilder factoryBuilder = new ThreadFacoryBuillder();
        ThreadFactory threadFactory = builder.setNameFormat("rpc-pool-%d").build();
    
    这样，线程名会为 rpc-pool-1，rpc-pool-2…
 *  **拒绝策略**：除了4种常规拒绝策略，还可以自定义拒绝策略，做日志打印， 暂存任务、重新执行等操作 。实现方式，继承 RejecedExecutionHandler 接口，重写 rejectedExecution () 方法。

private static class CustomRejectionHandler implements RejectedExecutionHandler {  
        
        @Override
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {  
            //打印日志、暂存任务、重新执行等拒绝策略
        } 
    }

### 九、如何正确关闭线程池？shutdown 和 shutdownNow 的区别？ ###

*  **shutdown()**：调用此方法，线程池不会马上关闭，会等线程运行完 ，并且阻塞的任务运行完再关闭。
 *  **isShutdown()**：判断线程池是否被标记关闭。调用了shutdown方法后，此方法会返回true。
 *  **isTerminated()**：判断线程池中是否已关闭并且阻塞的任务都已执行完 。
 *  **awaitTermination()**：判断线程池终结状态。等待周期内，线程池终结会返回true。超过等待时间，线程池未终结会返回false。等待周期内，线程被中断会抛出InterruptedException异常。
 *  **shutdownNow()**：表示立即关闭线程池。会向所有线程发送中断信号，并停止线程。将等待中的任务转移到list中，以后可做补救措施。

### 十、 **线程池实现“线程复用”的原理？** ###

核心原理是线程池对Thread进行了封装，并不是每次执行任务都会调用Thread.start()创建一个新线程。而是会让每个线程去执行一个”循环任务“，这个”循环任务“会去检查是否存在等待执行的任务（通过firstTask 或者getTask），如果存在，则直接调用任务的run()方法进行任务的执行，把run()当作一个普通方法调用，这样线程数量并不会增加。

线程池 execute 方法 源码：

public void execute(Runnable command) {  
        //如果传入的Runnable的空，就抛出异常
        if (command == null) 
            throw new NullPointerException();
        
        
        int c = ctl.get();
        //判断当前线程数是否小于核心线程数
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { 
            //在线程池中创建一个线程并执行.参数1：任务，参数2：true 代表增加线程时判断当前线程是否少于 corePoolSize，小于则增加新线程，大于等于则不增加
            if (addWorker(command, true)) 
                return;
            c = ctl.get();
        } 
    	
        //当前线程数大于或等于核心线程数或者 addWorker 失败
        //检查线程池状态是否为 Running
        //线程池状态是 Running 就把任务放入任务队列中
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {  
            int recheck = ctl.get();
            //线程池已经不处于 Running 状态
            //移除刚刚添加到任务队列中的任务
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                //执行拒绝策略
                reject(command);
            //线程池状态为 Running
            //检查当前线程数为 0
            else if (workerCountOf(recheck) == 0) 
                //执行 addWorker() 方法新建线程
                addWorker(null, false);
        } 
    		
        //线程池不是 Running 状态或线程数大于或等于核心线程数并且任务队列已经满了，参数1：任务，参数2：false 代表增加线程时判断当前线程是否少于 maxPoolSize，小于则增加新线程，大于等于则不增加
        else if (!addWorker(command, false)) 
            //执行拒绝策略 reject 方法
            reject(command);
    }

Worker 类中的 run 方法里执行的 runWorker 方法 简化源码：

//Worker 可以理解为是对 Thread 的包装，Worker 内部有一个 Thread 对象，它正是最终真正执行任务的线程
    runWorker(Worker w) { 
        
        Runnable task = w.firstTask;
        //通过取 Worker 的 firstTask 或者通过 getTask 方法从 workQueue 中获取待执行的任务
        while (task != null || (task = getTask()) != null) { 
            try { 
                //直接调用 Runnable 的 run 方法来执行任务
                task.run();
            } finally { 
                task = null;
            }
        }
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221005/4bee6964fc2942cdb94c56cfbd91a7fa.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221005/904daf099e7344278cac906119053de2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221005/81e2b81bc754451a8c0f993b3b45ba3e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221005/90c91224d84a45ceb4d607e139338d6e.png