java面试总躲不过的并发： 线程池ThreadPoolExecutor基础梳理

Posted 2021-02-14 雪洗中关村

 

本文核心：线程池ThreadPoolExecutor基础梳理

一.实现多线程的方式

1.继承Thread类，重写其run方法

2.实现Runnable接口，实现run方法

3.实现Callable接口，实现call方法

由于Java的设计，只支持单继承，但是支持多实现形式，所以一般面向接口开发，Runnable接口与Callable接口的区别在于Callable接口中的call方法是带返回值的，其返回一个Future的异步类，我们可以通过Future的get方法获取结果，如果线程还没有执行完，get方法会阻塞。

Future还提供了很多有用的方法，像用于判断线程是否执行完成的方法（isDone）

取消任务执行的方法 cancle()

二.线程的状态

 

 

1. 新建状态（New）：新创建了一个线程对象。

2. 就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权。

3. 运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。

4. 阻塞状态（Blocked）：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：

（一）、等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，JVM会把该线程放入等待池中。

（二）、同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池中。

（三）、其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

5. 死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期

三.java并发开发中的最佳实践

1.创建线程时给每个线程起一个名字，便于之后的问题查找

2.缩小并发区域

3.尽量使用JUC下的锁

4.尽量使用并发集合而非同步集合

5.尽量使用并发锁而非同步器锁

6.如果可以不共享数据，多线程下尽量不共享

7.可以使用volatile修饰long和double

8.使用线程池

四.线程池

合理利用线程池能够带来三个好处。第一：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消耗。第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控

我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程，ThreadPoolExecutor需要的参数如下：

线程池参数详细说明如下：

corePoolSize（线程池的基本大小）：当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程

runnableTaskQueue（任务队列）：用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列。

1. ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。

2. LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出） 排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。

3. SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。

4. PriorityBlockingQueue：一个具有优先级得无限阻塞队列

maximumPoolSize（线程池最大大小）：线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且已创建的线程数小于最大线程数，则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。

ThreadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字，Debug和定位问题时非常又帮助

 

RejectedExecutionHandler（饱和策略）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。

1.AbortPolicy：直接抛出异常。

2.CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务。

3.DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。

4.DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。

当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务,如果某个任务被提交到一个已经关闭的Executor也会执行拒绝策略

keepAliveTime（线程活动保持时间）：线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大这个时间，提高线程的利用率。

TimeUnit（线程活动保持时间的单位）：可选的单位有天（DAYS），小时（HOURS），分钟（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)

五.线程池的工作流程

 

· 首先线程池判断基本线程池是否已满？没满，创建一个工作线程来执行任务。满了，则进入下个流程。

· 其次线程池判断工作队列是否已满？没满，则将新提交的任务存储在工作队列里。满了，则进入下个流程。

· 最后线程池判断整个线程池是否已满？没满，则创建一个新的工作线程来执行任务，满了，则交给饱和策略来处理这个任务

 

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