面试必备：Java线程池解析
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了面试必备：Java线程池解析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
前言
掌握线程池是后端程序员的基本要求，相信大家求职面试过程中，几乎都会被问到有关于线程池的问题。我在网上搜集了几道经典的线程池面试题，并以此为切入点，谈谈我对线程池的理解。如果有哪里理解不正确，非常希望大家指出，接下来大家一起分析学习吧。
经典面试题
- 面试问题1：Java的线程池说一下，各个参数的作用，如何进行的?
- 面试问题2：按线程池内部机制，当提交新任务时，有哪些异常要考虑。
- 面试问题3：线程池都有哪几种工作队列？
- 面试问题4：使用无界队列的线程池会导致内存飙升吗？
- 面试问题5：说说几种常见的线程池及使用场景?
线程池概念
线程池： 简单理解，它就是一个管理线程的池子。
- 它帮我们管理线程，避免增加创建线程和销毁线程的资源损耗。因为线程其实也是一个对象，创建一个对象，需要经过类加载过程，销毁一个对象，需要走GC垃圾回收流程，都是需要资源开销的。
- 提高响应速度。 如果任务到达了，相对于从线程池拿线程，重新去创建一条线程执行，速度肯定慢很多。
- 重复利用。 线程用完，再放回池子，可以达到重复利用的效果，节省资源。
线程池的创建
线程池可以通过ThreadPoolExecutor来创建，我们来看一下它的构造函数：
-
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit, -
BlockingQueue<Runnable> workQueue, -
ThreadFactory threadFactory, -
RejectedExecutionHandler handler)
几个核心参数的作用：
- corePoolSize： 线程池核心线程数最大值
- maximumPoolSize： 线程池最大线程数大小
- keepAliveTime： 线程池中非核心线程空闲的存活时间大小
- unit： 线程空闲存活时间单位
- workQueue： 存放任务的阻塞队列
- threadFactory： 用于设置创建线程的工厂，可以给创建的线程设置有意义的名字，可方便排查问题。
- handler： 线城池的饱和策略事件，主要有四种类型。
任务执行
线程池执行流程，即对应execute()方法：
- 提交一个任务，线程池里存活的核心线程数小于线程数corePoolSize时，线程池会创建一个核心线程去处理提交的任务。
- 如果线程池核心线程数已满，即线程数已经等于corePoolSize，一个新提交的任务，会被放进任务队列workQueue排队等待执行。
- 当线程池里面存活的线程数已经等于corePoolSize了,并且任务队列workQueue也满，判断线程数是否达到maximumPoolSize，即最大线程数是否已满，如果没到达，创建一个非核心线程执行提交的任务。
- 如果当前的线程数达到了maximumPoolSize，还有新的任务过来的话，直接采用拒绝策略处理。
四种拒绝策略
- AbortPolicy(抛出一个异常，默认的)
- DiscardPolicy(直接丢弃任务)
- DiscardOldestPolicy（丢弃队列里最老的任务，将当前这个任务继续提交给线程池）
- CallerRunsPolicy（交给线程池调用所在的线程进行处理)
为了形象描述线程池执行，我打个比喻：
- 核心线程比作公司正式员工
- 非核心线程比作外包员工
- 阻塞队列比作需求池
- 提交任务比作提需求
- 当产品提个需求，正式员工（核心线程）先接需求（执行任务）
- 如果正式员工都有需求在做，即核心线程数已满），产品就把需求先放需求池（阻塞队列）。
- 如果需求池(阻塞队列)也满了，但是这时候产品继续提需求,怎么办呢？那就请外包（非核心线程）来做。
- 如果所有员工（最大线程数也满了）都有需求在做了，那就执行拒绝策略。
- 如果外包员工把需求做完了，它经过一段（keepAliveTime）空闲时间，就离开公司了。
好的，到这里。面试问题1->Java的线程池说一下，各个参数的作用，如何进行的? 是否已经迎刃而解啦， 我觉得这个问题，回答：线程池构造函数的corePoolSize,maximumPoolSize等参数，并且能描述清楚线程池的执行流程 就差不多啦。
线程池异常处理
在使用线程池处理任务的时候，任务代码可能抛出RuntimeException，抛出异常后，线程池可能捕获它，也可能创建一个新的线程来代替异常的线程，我们可能无法感知任务出现了异常，因此我们需要考虑线程池异常情况。
当提交新任务时，异常如何处理?
我们先来看一段代码：
-
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); -
for (int i = 0; i < 5; i++) -
threadPool.submit(() -> -
System.out.println("current thread name" + Thread.currentThread().getName()); -
Object object = null; -
System.out.print("result## "+object.toString()); -
); -
显然，这段代码会有异常，我们再来看看执行结果
虽然没有结果输出，但是没有抛出异常，所以我们无法感知任务出现了异常，所以需要添加try/catch。如下图：
OK，线程的异常处理，我们可以直接try...catch捕获。
线程池exec.submit(runnable)的执行流程
通过debug上面有异常的submit方法（建议大家也去debug看一下,图上的每个方法内部是我打断点的地方），处理有异常submit方法的主要执行流程图：
-
//构造feature对象 -
/** -
* @throws RejectedExecutionException @inheritDoc -
* @throws NullPointerException @inheritDoc -
*/ -
public Future<?> submit(Runnable task) -
if (task == null) throw new NullPointerException(); -
RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null); -
execute(ftask); -
return ftask; -
-
protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) -
return new FutureTask<T>(runnable, value); -
-
public FutureTask(Runnable runnable, V result) -
this.callable = Executors.callable(runnable, result); -
this.state = NEW; // ensure visibility of callable -
-
public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) -
if (task == null) -
throw new NullPointerException(); -
return new RunnableAdapter<T>(task, result); -
-
//线程池执行 -
public void execute(Runnable command) -
if (command == null) -
throw new NullPointerException(); -
int c = ctl.get(); -
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) -
if (addWorker(command, true)) -
return; -
c = ctl.get(); -
-
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) -
int recheck = ctl.get(); -
if (! isRunning(recheck) && remove(command)) -
reject(command); -
else if (workerCountOf(recheck) == 0) -
addWorker(null, false); -
-
else if (!addWorker(command, false)) -
reject(command); -
-
//捕获异常 -
public void run() -
if (state != NEW || -
!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset, -
null, Thread.currentThread())) -
return; -
try -
Callable<V> c = callable; -
if (c != null && state == NEW) -
V result; -
boolean ran; -
try -
result = c.call(); -
ran = true; -
catch (Throwable ex) -
result = null; -
ran = false; -
setException(ex); -
-
if (ran) -
set(result); -
-
finally -
// runner must be non-null until state is settled to -
// prevent concurrent calls to run() -
runner = null; -
// state must be re-read after nulling runner to prevent -
// leaked interrupts -
int s = state; -
if (s >= INTERRUPTING) -
handlePossibleCancellationInterrupt(s); -
通过以上分析，submit执行的任务，可以通过Future对象的get方法接收抛出的异常，再进行处理。我们再通过一个demo，看一下Future对象的get方法处理异常的姿势，如下图：
其他两种处理线程池异常方案
除了以上1.在任务代码try/catch捕获异常，2.通过Future对象的get方法接收抛出的异常，再处理两种方案外，还有以上两种方案：
3.为工作者线程设置UncaughtExceptionHandler，在uncaughtException方法中处理异常
我们直接看这样实现的正确姿势：
-
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(1, r -> -
Thread t = new Thread(r); -
t.setUncaughtExceptionHandler( -
(t1, e) -> -
System.out.println(t1.getName() + "线程抛出的异常"+e); -
); -
return t; -
); -
threadPool.execute(()-> -
<以上是关于面试必备：Java线程池解析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章