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Java线程池和Executor框架-面试与分析

article 2024/11/13 11:22:55

线程池

什么是线程池？为什么要用线程池？

在Java并发框架中，线程池时使用最多的东西，几乎所有需要异步并发执行任务的程序都可以使用线程池。
使用线程池带来的好处：

降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的损耗
提高响应时间。当任务到达时，任务可以不需要等待线程创建就可以立即执行
提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限创建，会降低系统的稳定性，使用线程可以进行统一分配，调优和监控。

核心参数有哪些？

源代码
7个参数：
corePoolSize:核心线程池的大小
maximumPoolSize:线程池能创建线程的最大数
keepAliveTime:空闲线程存货时间
unit:时间单位，为keepAliveTIme指定时间单位
workQueue:阻塞队列，用于保存任务的阻塞队列
threadFactory:创建线程的工程类
handler:饱和策略**(拒绝策略）**

常用线程池的区别及特点？

newCachedThreadPool（无限池）

特点：newCachedThreadPool创建了一个可缓存线程池，如果当前线程池的长度超过了处理的需要时，它可以灵活的回收空闲的线程，当需要增加时，它可以灵活的添加新的线程，而不会对池的长度做任何限制

newFixedThreadPool(固定)

特点：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。定长线程池的大小需要根据系统资源进行设置
缺点：线程数量是固定的，但是阻塞队列是无界队列。如果有很多请求积压，阻塞队列越来越长，容易导致OOM（超出内存空间）

newScheduledThreadPool

特点：创建一个固定长度线程池，而且支持定时的以及周期性的任务执行，类似于Timer
缺点：同样是使用无界队列。如果有很多请求积压，阻塞队列越来越长，容易导致OOM

newSingleThreadExecutor

特点：创建一个单线程话的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代他，必须保证所有任务按照指定顺序（FIFO)执行。
缺点：很明显，他是单线程的，高并发业务下不行

在Java中Executor和Executors的区别？

Executors工具类的不同方法按照我们的需求创建不同的线程池，来满足业务的需求。
Executor接口对象能执行我们的线程任务。
ExecutorService接口继承了Executor接口并进行了扩展，提供了更多的方法我们能获得任务执行的状态并且可以获取任务的返回值。

线程池都有哪些状态？

在这里插入图片描述
RUNNING：这是最正常的状态，接受新的任务，处理等待队列中的任务。
SHUTDOWN：不接受新的任务提交，但是会继续等待队列中的任务。
STOP：不接受新的任务提交，不再处理等待队列中的任务，中断正在执行任务的线程。
TIDYING:所有的任务都销毁了，workerCount为0，线程池的状态正在转换为TIDYING状态时，会执行钩子方法terminated()。
TERMINATED:上述的terminated()方法结束之后，线程池的状态就会变成这个。

线程池中submit()和execute()方法有什么区别？

相同点：都可以开启线程执行池中的任务。
不同点：
- 接受参数：execute()只能执行Runnable类型的任务。submit()可以执行Runnable和Callable类型的任务。
- 返回值：submit()方法可以返回持有计算结果的Future对象，而execute()没有。
- 异常处理：submit()方便Exception处理

ThreadExecutor饱和策略有哪些？

如果当前同时运行的线程数量达到最大线程数量并且队列也已经放满了，ThreadPoolTaskExecutor定义了一些策略：

ThreadPoolTaskExecutor.AbortPolicy:抛出 RejectExecutionException来拒绝新任务的处理。
ThreadPoolTaskExecutor.CallerRunsPolicy:调用提交任务的线程运行任务（A线程提交任务，A负责运行）。但是这种策略会降低新任务的提交速度，影响程序的整体性能。如果你的应用程序可以承受此延迟并且你不能丢弃任何一个任务请求的话，你可以选择这个策略。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:不处理新任务，直接丢弃掉。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy:将丢弃最早的未处理的任务请求。

线程池的执行原理？

在这里插入图片描述
提交一个任务到线程池中，线程池的处理流程如下：

判断线程池里的核心线程数是否已满，如果不是（核心线程空闲或者还有核心线程没有被创建），则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程已满，则进入下个进程。
线程池判断工作队列是否已满，如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。
判断线程池里的线程是否都处于工作状态，如果没有，则创建一个新的工作流程来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

如何合理分配线程池大小？

要合理的分配线程池的大小需要根据实际情况来定，简单来说就是根据CPU密集和IO密集来分配。

CPU密集型时，任务可以少配置线程数，大概和机器的cpu核数相当，这样可以使得每个线程都在执行任务
IO密集型时，大部分线程都阻塞，故需多配置线程数，2*cpu核数
总结：

线程等待时间比CPU执行时间比例越高，需要越多线程。
线程CPU执行时间比等待时间比例越高，需要越少线程。
当然，实际应用中没有固定的公式，需要结合测试和监控来进行调整。

线程池如何实现动态修改？

首先线程池提供了部分setter方法可以设置线程池的参数；
a. 修改核心线程数，最大线程数，空闲线程停留空间，拒绝策略等。
b.可以及那个线程池的配置参数放入配置中心，当需要调整的时候，去配置中心修改就行。
什么时候修改呢？
a. 这里需要监控报警策略，获取线程池状态指标，当指标判定为异常之后进行报警
b.分析指标异常原因,评估处理策略，最后通过上述线程提供的接口进行动态修改