1. 线程池的创建
线程池可以通过ThreadPoolExecutor来创建,以下是它的构造函数:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, // 线程池核心线程数最大值
int maximumPoolSize, // 线程池最大线程数大小
long keepAliveTime, // 线程池中非核心线程空闲的存活时间大小
TimeUnit unit, // 线程空闲存活时间单位
BlockingQueue<Runnable> workQueue,// 存放任务的阻塞队列
ThreadFactory 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
RejectedExecutionHandler handler) // 线程池的饱和策略事件,主要由四种类型
2. 线程池的执行流程
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)
线程池的异常处理:
try-catch捕获异常
submit执行,Future.get接收异常
重写ThreadPoolExecutor.afterExecute方法,处理传递的异常引用
为工作者线程设置UncaughtExceptionHandler,在uncaughtException方法中处理异常
3. 线程池的工作队列
ArrayBlockingQueue(有界队列):是一个用数组实现的有界阻塞队列,按FIFO排序量。
LinkedBlockingQueue(可设置容量队列):基于链表结构的阻塞队列,按FIFO排序任务,容量可以选择进行设置,不设置的话,将是一个无边界的阻塞队列,最大长度为Integer.MAX_VALUE,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQuene;newFixedThreadPool线程池使用了这个队列
DelayQueue(延迟队列):是一个任务定时周期的延迟执行的队列。根据指定的执行时间从小到大排序,否则根据插入到队列的先后排序。newScheduledThreadPool线程池使用了这个队列。
PriorityBlockingQueue(优先级队列):是具有优先级的无界阻塞队列;
SynchronousQueue(同步队列):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(队尾匹配队头出队),否则插入操作一直处于阻塞状态,吞吐量通常要高于LinkedBlockingQuene,newCachedThreadPool线程池使用了这个队列。
4. 几种常见的线程池
newFixedThreadPool (固定数目线程的线程池)
构造函数:
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
threadFactory);
}
特点:
核心线程数和最大线程数大小一样,因此也就没有非空闲时间
阻塞队列为无界队列linkedblockingqueue
工作机制:
提交任务
如果线程数少于核心线程,创建核心线程执行任务
如果线程数等于核心线程,把任务添加到LinkedBlockingQueue阻塞队列
如果线程执行完任务,去阻塞队列取任务,继续执行。
使用场景:
FixedThreadPool 适用于处理CPU密集型的任务,确保CPU在长期被工作线程使用的情况下,尽可能的少的分配线程,即适用执行长期的任务。
newCachedThreadPool(可缓存线程的线程池)
构造函数:
public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>(),
threadFactory);
}
特点:
核心线程数为0
最大线程数为Integer.MAX_VALUE
阻塞队列是SynchronousQueue
非核心线程空闲存活时间为60秒
工作机制:
提交任务
因为没有核心线程,所以任务直接加到SynchronousQueue队列。
判断是否有空闲线程,如果有,就去取出任务执行。
如果没有空闲线程,就新建一个线程执行。
执行完任务的线程,还可以存活60秒,如果在这期间,接到任务,可以继续活下去;否则,被销毁。
使用场景:
用于并发执行大量短期的小任务。
newSingleThreadExecutor(单线程的线程池)
构造函数:
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
threadFactory));
}
特点:
最大线程数也为1
阻塞队列是LinkedBlockingQueue
keepAliveTime为0
工作机制:
提交任务
线程池是否有一条线程在,如果没有,新建线程执行任务
如果有,讲任务加到阻塞队列
当前的唯一线程,从队列取任务,执行完一个,再继续取,一个人(一条线程)夜以继日地干活。
使用场景:
适用于串行执行任务的场景,一个任务一个任务地执行。
newScheduledThreadPool(定时及周期执行的线程池)
构造函数:
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}
特点:
最大线程数为Integer.MAX_VALUE
阻塞队列是DelayQueue
keepAliveTime为0
scheduleAtFixedRate() :按某种速率周期执行
scheduleWithFixedDelay():在某个延迟后执行
工作机制:
添加一个任务
线程池中的线程从 DelayQueue 中取任务
线程从 DelayQueue 中获取 time 大于等于当前时间的task
执行完后修改这个 task 的 time 为下次被执行的时间
这个 task 放回DelayQueue队列中
使用场景:
周期性执行任务的场景,需要限制线程数量的场景
5. 线程池各个状态
线程池有这几个状态:RUNNING,SHUTDOWN,STOP,TIDYING,TERMINATED。
代码线程池各个状态切换图:
RUNNING
该状态的线程池会接收新任务,并处理阻塞队列中的任务;
调用线程池的shutdown()方法,可以切换到SHUTDOWN状态;
调用线程池的shutdownNow()方法,可以切换到STOP状态;
SHUTDOWN
该状态的线程池不会接收新任务,但会处理阻塞队列中的任务;
队列为空,并且线程池中执行的任务也为空,进入TIDYING状态;
STOP
该状态的线程不会接收新任务,也不会处理阻塞队列中的任务,而且会中断正在运行的任务;
线程池中执行的任务为空,进入TIDYING状态;
TIDYING
该状态表明所有的任务已经运行终止,记录的任务数量为0。
terminated()执行完毕,进入TERMINATED状态
TERMINATED
该状态表示线程池彻底终止
6. 相关面试题
面试问题1:Java线程池各个参数的作用
面试问题2:当提交新任务时,有哪些异常要考虑
面试问题3: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:常见线程池及使用场景