【面朝大廠】Java線程池,這篇能讓你和面試官聊了半小時

?找Java工作的時候,線程池是一個必問的知識點,面試時,有的人只能講五分鐘,而有些人可以講半個小時,差別在哪?在于知識的深度。下面幾個面試高頻題,你會嗎?不會,趕緊收藏此博文。

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線程池各個參數(shù)的作用,簡單闡述一下線程池工作流程。

常見的線程池有哪些,分別適用于什么場景?

使用無界隊列的線程會導(dǎo)致內(nèi)存飆升嗎?

Java線程池概念

顧名思義,管理線程的池子,相比于手工創(chuàng)建、運行線程,使用線程池,有如下優(yōu)點

降低線程創(chuàng)建和銷毀線程造成的開銷

提高響應(yīng)速度。任務(wù)到達(dá)時,相對于手工創(chuàng)建一個線程,直接從線程池中拿線程,速度肯定快很多

提高線程可管理性。線程是稀缺資源,如果無限制地創(chuàng)建,不僅會消耗系統(tǒng)資源,還會降低系統(tǒng)穩(wěn)定性,使用線程池可以進(jìn)行統(tǒng)一分配、調(diào)優(yōu)和監(jiān)控

Java線程池創(chuàng)建

無論是創(chuàng)建何種類型線程池(FixedThreadPool、CachedThreadPool…),均會調(diào)用ThreadPoolExecutor構(gòu)造函數(shù),下面詳細(xì)解讀各個參數(shù)的作用

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?int maximumPoolSize, ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?long keepAliveTime,?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?TimeUnit unit,?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?BlockingQueue<Runnable> workQueue) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);?}

corePoolSize:核心線程最大數(shù)量,通俗點來講就是,線程池中常駐線程的最大數(shù)量

maximumPoolSize:線程池中運行最大線程數(shù)(包括核心線程和非核心線程)

keepAliveTime:線程池中空閑線程(僅適用于非核心線程)所能存活的最長時間

unit:存活時間單位,與keepAliveTime搭配使用

workQueue:存放任務(wù)的阻塞隊列

handler:線程池飽和策略

線程池執(zhí)行流程

當(dāng)提交一個新任務(wù),線程池的處理流程如下:

判斷線程池中核心線程數(shù)是否已達(dá)閾值corePoolSize,若否,則創(chuàng)建一個新核心線程執(zhí)行任務(wù)

若核心線程數(shù)已達(dá)閾值corePoolSize,判斷阻塞隊列workQueue是否已滿,若未滿,則將新任務(wù)添加進(jìn)阻塞隊列

若滿,再判斷,線程池中線程數(shù)是否達(dá)到閾值maximumPoolSize,若否,則新建一個非核心線程執(zhí)行任務(wù)。若達(dá)到閾值,則執(zhí)行線程池飽和策略。

線程池飽和策略分為一下幾種:

AbortPolicy:直接拋出一個異常,默認(rèn)策略

DiscardPolicy: 直接丟棄任務(wù)

DiscardOldestPolicy:拋棄下一個將要被執(zhí)行的任務(wù)(最舊任務(wù))

CallerRunsPolicy:主線程中執(zhí)行任務(wù)

從流程角度,更形象的圖:

從結(jié)構(gòu)角度,更形象的圖:

幾種常用的線程池

幾種典型的工作隊列

ArrayBlockingQueue:使用數(shù)組實現(xiàn)的有界阻塞隊列,特性先進(jìn)先出

LinkedBlockingQueue:使用鏈表實現(xiàn)的阻塞隊列,特性先進(jìn)先出,可以設(shè)置其容量,默認(rèn)為Interger.MAX_VALUE,特性先進(jìn)先出

PriorityBlockingQueue:使用平衡二叉樹堆,實現(xiàn)的具有優(yōu)先級的無界阻塞隊列

DelayQueue:無界阻塞延遲隊列,隊列中每個元素均有過期時間,當(dāng)從隊列獲取元素時,只有

過期元素才會出隊列。隊列頭元素是最塊要過期的元素。

SynchronousQueue:一個不存儲元素的阻塞隊列,每個插入操作,必須等到另一個線程調(diào)用移除操作,否則插入操作一直處于阻塞狀態(tài)

幾種典型的線程池

SingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService?(new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));}

創(chuàng)建單個線程。它適用于需要保證順序地執(zhí)行各個任務(wù);并且在任意時間點,不會有多個線程是活動的應(yīng)用場景。

SingleThreadExecutor的corePoolSize和maximumPoolSize被設(shè)置為1,使用無界隊列LinkedBlockingQueue作為線程池的工作隊列。

當(dāng)線程池中沒有線程時,會創(chuàng)建一個新線程來執(zhí)行任務(wù)。

當(dāng)前線程池中有一個線程后,將新任務(wù)加入LinkedBlockingQueue

線程執(zhí)行完第一個任務(wù)后,會在一個無限循環(huán)中反復(fù)從LinkedBlockingQueue 獲取任務(wù)來執(zhí)行。

**使用場景:**適用于串行執(zhí)行任務(wù)場景

FixedThreadPool

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

corePoolSize等于maximumPoolSize,所以線程池中只有核心線程,使用無界阻塞隊列LinkedBlockingQueue作為工作隊列

FixedThreadPool是一種線程數(shù)量固定的線程池,當(dāng)線程處于空閑狀態(tài)時,他們并不會被回收,除非線程池被關(guān)閉。當(dāng)所有的線程都處于活動狀態(tài)時,新的任務(wù)都會處于等待狀態(tài),直到有線程空閑出來。

如果當(dāng)前運行的線程數(shù)少于corePoolSize,則創(chuàng)建新線程來執(zhí)行任務(wù)。

在線程數(shù)目達(dá)到corePoolSize后,將新任務(wù)放到LinkedBlockingQueue阻塞隊列中。

線程執(zhí)行完(1)中任務(wù)后,會在循環(huán)中反復(fù)從LinkedBlockingQueue獲取任務(wù)來執(zhí)行。

使用場景:適用于處理CPU密集型的任務(wù),確保CPU在長期被工作線程使用的情況下,盡可能的少的分配線程,即適用執(zhí)行長期的任務(wù)。

CachedThreadPool

public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>());?}

核心線程數(shù)為0,總線程數(shù)量閾值為Integer.MAX_VALUE,即可以創(chuàng)建無限的非核心線程

執(zhí)行流程

先執(zhí)行SynchronousQueue的offer方法提交任務(wù),并查詢線程池中是否有空閑線程來執(zhí)行SynchronousQueue的poll方法來移除任務(wù)。如果有,則配對成功,將任務(wù)交給這個空閑線程

否則,配對失敗,創(chuàng)建新的線程去處理任務(wù)

當(dāng)線程池中的線程空閑時,會執(zhí)行SynchronousQueue的poll方法等待執(zhí)行SynchronousQueue中新提交的任務(wù)。若等待超過60s,空閑線程就會終止

流程形象圖

結(jié)構(gòu)形象圖

使用場景:執(zhí)行大量短生命周期任務(wù)。因為maximumPoolSize是無界的,所以提交任務(wù)的速度 > 線程池中線程處理任務(wù)的速度就要不斷創(chuàng)建新線程;每次提交任務(wù),都會立即有線程去處理,因此CachedThreadPool適用于處理大量、耗時少的任務(wù)。

ScheduledThreadPool

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) { return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);}public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) { super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS, new DelayedWorkQueue());}

線程總數(shù)閾值為Integer.MAX_VALUE,工作隊列使用DelayedWorkQueue,非核心線程存活時間為0,所以線程池僅僅包含固定數(shù)目的核心線程。

兩種方式提交任務(wù):

scheduleAtFixedRate: 按照固定速率周期執(zhí)行

scheduleWithFixedDelay:上個任務(wù)延遲固定時間后執(zhí)行

使用場景:周期性執(zhí)行任務(wù),并且需要限制線程數(shù)量的場景

面試題:使用無界隊列的線程池會導(dǎo)致內(nèi)存飆升嗎?

答案 :會的,newFixedThreadPool使用了無界的阻塞隊列LinkedBlockingQueue,如果線程獲取一個任務(wù)后,任務(wù)的執(zhí)行時間比較長,會導(dǎo)致隊列的任務(wù)越積越多,導(dǎo)致機器內(nèi)存使用不停飆升, 最終導(dǎo)致OOM。

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