阿里巴巴Java工程师：怎么才算掌握了JDK中的线程池？

「爱情、让人受尽委屈。」 2023-10-01 22:24 20阅读 0赞

## 怎么才算掌握了JDK中的线程池 ##

JDK并发包下面的线程池是面试中经常被考查的点

今天，我来谈谈自己觉得ThreadPoolExecutor哪些点是应该掌握的，这些点应该掌握的点正是面试中经常被问的东西。现在抛出几个问题，如果你都能答上来，可以不用往下面看啦。

1.  ThreadPoolExecutor中常用参数有哪些，作用是什么？任务提交后，ThreadPoolExecutor会按照什么策略去创建线程用于执行提交任务？
2.  ThreadPoolExecutor有哪些状态，状态之间流转是什么样子的？
3.  ThreadPoolExecutor中的线程哪个时间点被创建？是任务提交后吗？可以在任务提交前创建吗？
4.  ThreadPoolExecutor中创建的线程哪个时间被启动？
5.  ThreadPoolExecutor竟然是线程池那么他是如何做到重复利用线程的？
6.  ThreadPoolExecutor中创建的同一个线程同一时刻能执行多个任务吗？如果不能是通过什么机制保证ThreadPoolExecutor中的同一个线程只能执行完一个任务，才会机会去执行另一个任务？
7.  ThreadPoolExecutor中关闲线程池的方法shutdown与shutdownNow的区别是什么？
8.  通过submit方法向ThreadPoolExecutor提交任务后，当所有的任务都执行完后不调用shutdown或shutdownNow方法会有问题吗？
9.  ThreadPoolExecutor有没有提供扩展点，方便在任务执行前或执行后做一些事情？

如果回答的上就pass吧，哈哈

## ThreadPoolExecutor参数有哪些与创建线程策略？ ##

## ThreadPoolExecutor参数 ##

*  corePoolSize 线程池中的核心线程数
 *  mmaximumPoolSize 线程池中的最大线程数
 *  keepAliveTime 当线程池中线程数量超过corePoolSize时，允许等待多长时间从workQueue中拿任务
 *  unit keepAliveTime 对应的时间单位，为TimeUnit类。
 *  workQueue 阻塞队列，当线程池中线程数超过corePoolSize时，用于存储提交的任务。
 *  threadFactory 线程池采用，该线程工厂创建线程池中的线程。
 *  handler 为RejectedExecutionHandler，当线程线中线程超过maximumPoolSize时采用的，拒绝执行处理器。

## 创建线程策略 ##

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简单介绍一下，一个任务提交给线程池后，线程池创建线程来执行提交任务的流程。  
1、当提交任务时线程池中的来用执行任务的线程数小于corePoolSize（核心线程数），则线程池利用ThreadFacory（线程工厂）创建线程用于执行提交的任务。否则执行第二2步。  
2、当提交任务时线程池中的来用执行任务的线程数大于corePoolSize（核心线程数），但workQueue没有满，则线程池会将提交的任务先保存在workQueue（工作队列），等待线程池中的线程执行完其它已提交任务后会循环从workQueue中取出任务执行。否则执行第3步。  
3、当提交任务时线程池中的来用执行任务大于corePoolSize（核心线程数），且workQueu已满，但没有超过maximunPoolSize（最大线程数），则线程池利用ThreadFacory（线程工厂）创建线程用于执行提交的任务。否则执行4。  
4、当提交任务时线程池中的来用执行任务大于maximunPoolSize，执行线程池中配置的拒绝策略（RejectedExecutionHanlder）。  
所以在设置ThreadPoolExecutor的参数时一定要特别小心，不建议采用很大的ArrayBlockQueue或不限大小的LinkedBlockQueue，同时corePoolSize也不应该设置过大。CUP密集的任务的话可以设置小一点(CUP数据+1这种)避免不必要的上下文切换；而对于IO密集的任务则corePoolSize则可以设置的大一点，可以避免长时间IO等待而CUP却空闲。threadFactory建议采用自己定义的，让其创建的线程容易区分，方便问题定位。

## 线程池有哪些状态，状态之间流转是什么样子的？ ##

*  RUNNING:运行中，接收新的任务或处理队列中的任务。
 *  SHUTDOWN:关闭，不再接收新的任务，但会处理队列中的任务值为0。
 *  STOP:停止，不再接收新的任务，也不处理队列中的任务，并中断正在处理的任务。
 *  TIDYING:所有任务已结束队列大小为0，转变TIDYING状态的线程将会执行terminated()方法。
 *  TERMINATED:结束terminated()已被执行完。  
    状态流程如下图：

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## 池程池中的线程哪个时间点被创建？ ##

ThreadPoolExecutor中的线程哪个时间点被创建？是任务提交后吗？可以在任务提交前创建吗？  
一般在任务被提交后，线程池会利用线程工厂去创建线程，但当线程池中线程数已为corePoolSize时或maxmumPoolSize时不会。可以在任务提交前通过prestartCoreThread方法或prestartAllCoreThreads方法预先创建核心线程。具体可以参考这下这个图：

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## ThreadPoolExecutor中创建的线程哪个时间被启动？ ##

线程池中线程实现是在addWorker方法中被创建的，详见之前文章中addWorker方法分析。创建后完，该线程就被启动。线程池中被创建的线程被封装到了Worker对象中，而Worker类又实现了Runnable接口，线程池中的线程又引用了worker。当线程被start后实际就有机会等待操作系统调度执行Worker类的run方法。

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## ThreadPoolExecutor竟然是线程池那么他是如何做到重复利用线程的？ ##

一旦线程池通过ThreadFactory创建好线程后，就会将创建的线程封装到了Worker对象中，同时启动该线程。新创建的线程会执行刚提交的任务，同时会不断地从workerQueue中取出任务执行。线程池的线程复用正是通过不断地从workerQueue中取出任务来执行达到的。源码分析见runWorkers方法分析。

## ThreadPoolExecutor中创建的同一个线程同一时刻能执行多个任务吗？ ##

同时一时刻不能执行多个任务，只有一个任务执行完时才能去执行另一个任务。上面说到线程池中通过ThreadFacory创建的线程最后会被封装到Worker中，而该线程又引用了Worker，start线程后，任务其实是在Worker中的run方法中被执行，最终run又将任务执行代理给ThreadPoolExecutor的runWorker方法。

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Worder一方面实现了Runnable，另一方面又继承了AQS。通过实现AQS，Worker具有了排它锁的语义，每次在执行提交任务时都会先lock操作，执行完任务后再做unlock操作。正是这个加锁与解锁的操作，保证了同一个线程要执行完当前任务才有机再去执行另一个任务。

## ThreadPoolExecutor中关闲线程池的方法shutdown与shutdownNow的区别是什么？ ##

shutdown方法是将线程池的状态设置为SHUTDOWN，此时新任务不能被提交（提交会抛出异常），workerQueue的任务会被继续执行，同时线程池会向那些空闲的线程发出中断信号。空闲的线程实际就不没在执行任务的线程。如何被封装在worker里的线程能加锁，这里这个线程实现会就空闲的。下面是向空闲的线程发出中断信号源码。

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shutdownNow方法是将线程池的状态设置为STOP，此时新任务不能被提交（提交会抛出异常），线程池中所有线程都会收到中断的信号。具体线程会作出什么响应，要看情况，如果线程因为调用了Object的wait、join方法或是自身的sleep方法而阻塞，那么中断状态会被清除，同时抛出InterruptedException。其它情况可以参考Thread.interrupt方法的说明。shutdownNow方法向所有线程发出中断信息源码如下：

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## 通过submit方法向ThreadPoolExecutor提交任务后，当所有的任务都执行完后不调用shutdown或shutdownNow方法会有问题吗？ ##

如果没指核心线程允许超时将会有问题。核心线程允许超时是指在从wokerQueue中获取任务时，采用的阻塞的获取方式等待任务到来，还是通过设置超时的方式从同步阻塞队列中获取任务。即是通通过BlockingQueue的poll方法获取任务还是take方法获取任务。可参考之前的源码分析中的getTask方法分析。如果不调用shutdown或shutdownNow方法，核心线程由于在getTask方法调用BlockingQueue.take方法获取任务而处于一直被阻塞挂起状态。核心线程将永远处于Blocking的状态，导致内存泄漏，主线程也无法退出，除非强制kill。试着运行如下程序会发现，程序无法退出。

public class Test {
        public static void main(String args[]) {
            ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(3, 3,10L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10));
            executorService.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("thread name " + Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }
    }

所在使用线程池时一定要记得根本具体场景调用shutdown或shutdownNow方法关闭线程池。shutdown方法适用于提交任务都要被执行完的场景，shutdownNow方法适用于不关心提交任务是否执行完的场景。

## ThreadPoolExecutor有没有提供扩展点，方便在任务执行前或执行后做一些事情？ ##

线程池提供了三个扩展点，分别是提交任务的run方法或是call方法被调用前与被调后，即beforeExecutor与afaterExecutor方法；另外一个扩展点是线程池的状态从TIDYING状态流转为TERMINATED状态时terminated方法会被调用。

## 总结 ##

本来只是想写一点点，写着写着就发现又有点长。这篇主要是介绍了ThreadPoolExecutor中个人认为比较重要点，同时也是把ThreadPoolExecutor再梳理一下发现自己之前理解有偏差的地方。

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