面试官：Java线程池是怎么统计线程的空闲时间的？

川长思鸟来 2023-09-23 16:52 35阅读 0赞

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背景介绍：

> 你刚从学校毕业后，到新公司实习，试用期又被毕业，然后你又不得不出来面试，好在面试的时候碰到个美女面试官！

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**面试官：** 小伙子，我看你简历上写的项目中用到了线程池，你知道线程池是怎样实现复用线程的？

> 这面试官是不是想坑我？是不是摆明了不让我通过？
> 
> 难道你不应该问线程池有哪些核心参数？每个参数具体作用是什么？
> 
> 往线程池中不断提交任务，线程池的处理流程是什么？
> 
> 这些才是你应该问的，这些八股文我已经背熟了，你不问，瞎问什么复用线程？
> 
> 幸亏我看了一灯的八股文，听我给你背一遍！

**我：** 线程池复用线程的逻辑很简单，就是在线程启动后，通过while死循环，不断从阻塞队列中拉取任务，从而达到了复用线程的目的。

具体源码如下：

// 线程执行入口
    public void run() {
        runWorker(this);
    }
    
    // 线程运行核心方法
    final void runWorker(Worker w) {
        Thread wt = Thread.currentThread();
        Runnable task = w.firstTask;
        w.firstTask = null;
        w.unlock();
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
            // 1. 使用while死循环，不断从阻塞队列中拉取任务
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                // 加锁，保证thread不被其他线程中断（除非线程池被中断）
                w.lock();
                // 2. 校验线程池状态，是否需要中断当前线程
                if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                        (Thread.interrupted() &&
                                runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                        !wt.isInterrupted())
                    wt.interrupt();
                try {
                    beforeExecute(wt, task);
                    Throwable thrown = null;
                    try {
                        // 3. 执行run方法
                        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);
        }
    }
    复制代码

runWorker方法逻辑很简单，就是不断从阻塞队列中拉取任务并执行。

**面试官：** 小伙子，有点东西。我们都知道线程池会回收超过空闲时间的线程，那么线程池是怎么统计线程的空闲时间的？

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> 美女面试官的问题真刁钻，让人头疼啊！这问的也太深了吧！
> 
> 没看过源码的话，真不好回答。

**我：** 嗯...，可能是有个监控线程在后台不停的统计每个线程的空闲时间，看到线程的空闲时间超过阈值的时候，就回收掉。

**面试官：** 小伙子，你的想法挺不错，逻辑很严谨，你确定线程池内部是这么实现的吗？

> 问得我有点不自信了，没看过源码不能瞎蒙。
> 
> 我还是去瞅一眼一灯写的八股文吧。

**我：** 这个我知道，线程池统计线程的空闲时间的实现逻辑很简单。

阻塞队列（BlockingQueue）提供了一个 **`poll(time, unit)`** 方法，作用就是：

当队列为空时，会阻塞指定时间，然后返回null。

线程池就是就是利用阻塞队列的这个方法，如果在指定时间内拉取不到任务，就表示该线程的存活时间已经超过阈值了，就要被回收了。

**具体源码如下：**

// 从阻塞队列中拉取任务
    private Runnable getTask() {
        boolean timedOut = false;
        for (; ; ) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);
            // 1. 如果线程池已经停了，或者阻塞队列是空，就回收当前线程
            if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
                decrementWorkerCount();
                return null;
            }
            int wc = workerCountOf(c);
            // 2. 再次判断是否需要回收线程
            boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
            if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
                    && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
                if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                    return null;
                continue;
            }
            try {
                // 3. 在指定时间内，从阻塞队列中拉取任务
                Runnable r = timed ?
                        workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                        workQueue.take();
                if (r != null)
                    return r;
              	// 4. 如果没有拉取到任务，就标识该线程已超时
                timedOut = true;
            } catch (InterruptedException retry) {
                timedOut = false;
            }
        }
    }
    复制代码

**面试官：** 小伙子，可以啊，你是懂线程池源码的。再问你个问题，如果线程池抛异常了，也没有try/catch，会发生什么？

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> 美女面试官你这是准备打破砂锅问到底，铁了心不让我过，是吧？
> 
> 我的代码风格是很严谨的，谁写的业务代码不try/catch，也没遇到过这种情况。
> 
> 让我再看一下一灯总结的八股文吧。

**我：** 有了，线程池中的代码如果抛异常了，也没有try/catch，会从线程池中删除这个异常线程，并创建一个新线程。

不信的话，我们可以测试验证一下：

/**
     * @author 一灯架构
     * @apiNote 线程池示例
     **/
    public class ThreadPoolDemo {
        public static void main(String[] args) {
            List<Integer> list = new ArrayList<>();
            // 1. 创建一个单个线程的线程池
            ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
    
            // 2. 往线程池中提交3个任务
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                executorService.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 关注公众号：一灯架构");
                    throw new RuntimeException("抛异常了！");
                });
            }
    
            // 3. 关闭线程池
            executorService.shutdown();
        }
    
    }
    复制代码

输出结果：

pool-1-thread-1 关注公众号：一灯架构
    pool-1-thread-2 关注公众号：一灯架构
    pool-1-thread-3 关注公众号：一灯架构
    Exception in thread "pool-1-thread-1" java.lang.RuntimeException: 抛异常了！
    	at com.yideng.SynchronousQueueDemo.lambda$main$0(ThreadPoolDemo.java:21)
    	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
    	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
    	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
    Exception in thread "pool-1-thread-2" java.lang.RuntimeException: 抛异常了！
    	at com.yideng.SynchronousQueueDemo.lambda$main$0(ThreadPoolDemo.java:21)
    	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
    	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
    	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
    Exception in thread "pool-1-thread-3" java.lang.RuntimeException: 抛异常了！
    	at com.yideng.SynchronousQueueDemo.lambda$main$0(ThreadPoolDemo.java:21)
    	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
    	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
    	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
    复制代码

从输出结果中可以看出，线程名称并不是同一个，而是累加的，说明原线程已经被回收，新建了个线程。

我们再看一下源码，验证一下：

// 线程抛异常后，退出逻辑
    private void processWorkerExit(ThreadPoolExecutor.Worker w, boolean completedAbruptly) {
        if (completedAbruptly)
            decrementWorkerCount();
    
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            completedTaskCount += w.completedTasks;
            // 1. 从工作线程中删除当前线程
            workers.remove(w);
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
    
        // 2. 中断当前线程
        tryTerminate();
    
        int c = ctl.get();
        if (runStateLessThan(c, STOP)) {
            if (!completedAbruptly) {
                int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
                if (min == 0 && !workQueue.isEmpty())
                    min = 1;
                if (workerCountOf(c) >= min)
                    return; // replacement not needed
            }
            // 3. 新建一个线程
            addWorker(null, false);
        }
    }
    复制代码

如果想统一处理异常，可以自定义线程创建工厂，在工厂里面设置异常处理逻辑。

/**
     * @author 一灯架构
     * @apiNote 线程池示例
     **/
    public class ThreadPoolDemo {
        public static void main(String[] args) {
            List<Integer> list = new ArrayList<>();
            // 1. 创建一个单个线程的线程池
            ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor(runnable -> {
                // 2. 自定义线程创建工厂，并设置异常处理逻辑
                Thread thread = new Thread(runnable);
                thread.setUncaughtExceptionHandler((t, e) -> {
                    System.out.println("捕获到异常：" + e.getMessage());
                });
                return thread;
            });
    
            // 3. 往线程池中提交3个任务
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                executorService.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 关注公众号：一灯架构");
                    throw new RuntimeException("抛异常了！");
                });
            }
    
            // 4. 关闭线程池
            executorService.shutdown();
        }
    
    }
    复制代码

输出结果：

Thread-0 关注公众号：一灯架构
    捕获到异常：抛异常了！
    Thread-1 关注公众号：一灯架构
    捕获到异常：抛异常了！
    Thread-2 关注公众号：一灯架构
    捕获到异常：抛异常了！
    复制代码

**面试官：** 小伙子，论源码，还是得看你，还是你背的熟。现在我就给你发offer，薪资直接涨10%，明天9点就来上班吧，咱们公司实行996工作制。

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> **我是「一灯架构」，如果本文对你有帮助，欢迎各位小伙伴点赞、评论和关注，感谢各位老铁，我们下期见**

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