看过来: 问到多线程搞定面试官看这一篇就够了!

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-10-17 15:55 137阅读 0赞

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#### 哈喽，各位新来的小伙伴们，大家好！由于公众号做了改版，为了保证公众号的资源能准时推送到你手里，大家记得将咱们的公众号 加星标置顶 ，在此真诚的表示感谢 ####

#### 前言 ####

> 线程池源码也是面试经常被提问到的点，我会将全局源码做一分析，然后告诉你面试考啥，怎么答。

### 为什么要用线程池? ###

> 简洁的答两点就行。

1.  降低系统资源消耗。
2.  提高线程可控性。

### 如何创建使用线程池? ###

#### JDK8提供了五种创建线程池的方法： ####

**1.创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。**

![b0c900f92f2662324de7dd667c72113d.png][]

**2.(JDK8新增)会根据所需的并发数来动态创建和关闭线程。能够合理的使用CPU进行对任务进行并发操作，所以适合使用在很耗时的任务。**

> 注意返回的是ForkJoinPool对象。

![d1ed7ea534af280d710aff75fa164990.png][]

什么是ForkJoinPool：

![e11daeaee3aedbc186fe8baef4f373de.png][]

使用一个无限队列来保存需要执行的任务，可以传入线程的数量；不传入，则默认使用当前计算机中可用的cpu数量；使用分治法来解决问题，使用fork()和join()来进行调用。

**3.创建一个可缓存的线程池,可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。**

![a31886308170dfc992399827c4082c84.png][]

**4.创建一个单线程的线程池。**

![05ef93cba29514a43bccd23a213f8193.png][]

5.创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

![9a23f246066121ae2b896beb8b58d7e2.png][]

### 上层源码结构分析 ###

> Executor结构:

![f6eb69ee33ce8f708d0bddfda8008e99.png][]

#### Executor ####

> 一个运行新任务的简单接口

![17a8c9ec8a2dfd425dc8bb90e5df3fce.png][]

#### ExecutorService ####

> 扩展了Executor接口。添加了一些用来管理执行器生命周期和任务生命周期的方法

![0b75cb398486b51f800985e5d3641907.png][]

#### AbstractExecutorService ####

> 对ExecutorService接口的抽象类实现。不是我们分析的重点。

#### ThreadPoolExecutor ####

> Java线程池的核心实现。

### ThreadPoolExecutor源码分析 ###

#### 属性解释 ####

![f407520e65fd2a8cae00288c0205b483.png][]

值得注意的是状态值越大线程越不活跃。

##### 线程池状态的转换模型： #####

![c579a52648773c3b321c78e24965d37f.png][]

#### 构造器 ####

![ba7d429037c9a35d0e15ac7e9eeccee9.png][]

在向线程池提交任务时，会通过两个方法：execute和submit。

**本文着重讲解execute方法**。submit方法放在下次和Future、Callable一起分析。

#### execute方法: ####

![dabbd7b5144cf19e42f171b5cd502113.png][]

总结一下它的工作流程：

1.  当**workerCount < corePoolSize**，创建线程执行任务。
2.  当**workerCount >= corePoolSize**&&阻塞队列**workQueue**未满，把新的任务放入阻塞队列。
3.  当**workQueue**已满，并且**workerCount >= corePoolSize**，并且**workerCount < maximumPoolSize**，创建线程执行任务。
4.  当workQueue已满，**workerCount >= maximumPoolSize**，采取拒绝策略,默认拒绝策略是直接抛异常。

![cdace9069890af8e099601a0ed44e5fd.png][]

通过上面的execute方法可以看到，最主要的逻辑还是在addWorker方法中实现的，那我们就看下这个方法：

#### addWorker方法 ####

> 主要工作是在线程池中创建一个新的线程并执行

参数定义：

*  **firstTask** the task the new thread should run first (or null if none). (指定新增线程执行的第一个任务或者不执行任务)
 *  **core** if true use corePoolSize as bound, else maximumPoolSize.(core如果为true则使用corePoolSize绑定，否则为maximumPoolSize。（此处使用布尔指示符而不是值，以确保在检查其他状态后读取新值）。)

![aaf0f01722c600feacfaf8a483b65394.png][]  
![ad11f720ca764b3c8e77572fabfc2f4f.png][]

![02a71fa7f924c159194c254ccb086c2a.png][]

###### 为什么需要持有mainLock？ ######

因为workers是HashSet类型的，不能保证线程安全。

那**w = new Worker(firstTask);**如何理解呢

#### Worker.java ####

![f8414401233ecb987f788595592210ab.png][]

可以看到它继承了AQS并发框架还实现了Runnable。证明它还是一个线程任务类。那我们调用t.start()事实上就是调用了该类重写的run方法。

##### Worker为什么不使用ReentrantLock来实现呢？ #####

tryAcquire方法它是不允许重入的，而ReentrantLock是允许重入的。对于线程来说，如果线程正在执行是不允许其它锁重入进来的。

线程只需要两个状态，一个是独占锁，表明正在执行任务；一个是不加锁，表明是空闲状态。

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run方法又调用了runWorker方法：

![720c0b8247c2aa7a7b5380c05853221b.png][]  
![38de51a869454bead10223d0895c179d.png][]

总结一下runWorker方法的执行过程：

1、while循环中，不断地通过getTask()方法从workerQueue中获取任务

2、如果线程池正在停止，则中断线程。否则调用3.

3、调用task.run()执行任务；

4、如果task为null则跳出循环，执行processWorkerExit()方法，销毁线程**workers.remove(w);**

这个流程图非常经典：

![24deef7491d640652f00387b64e85735.png][]

除此之外，**ThreadPoolExector**还提供了**tryAcquire**、**tryRelease**、**shutdown**、**shutdownNow**、**tryTerminate**、等涉及的一系列线程状态更改的方法有兴趣可以自己研究。大体思路是一样的，这里不做介绍。

##### Worker为什么不使用ReentrantLock来实现呢？ #####

tryAcquire方法它是不允许重入的，而ReentrantLock是允许重入的。对于线程来说，如果线程正在执行是不允许其它锁重入进来的。

线程只需要两个状态，一个是独占锁，表明正在执行任务；一个是不加锁，表明是空闲状态。

##### 在runWorker方法中，为什么要在执行任务的时候对每个工作线程都加锁呢？ #####

shutdown方法与getTask方法存在竞态条件.(这里不做深入，建议自己深入研究，对它比较熟悉的面试官一般会问)

### 高频考点 ###

1.  创建线程池的五个方法。
2.  线程池的五个状态
3.  execute执行过程。
4.  runWorker执行过程。(把两个流程图记下，理解后说个大概就行。)
5.  比较深入的问题就是我在文中插入的问题。
6.  …期望大家能在评论区补充。

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