高并发面试：线程池的七大参数？手写一个线程池？

线程池

1. Callable接口的使用

package com.yuxue.juc.threadPool; import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.FutureTask; /** * 多线程中，第三种获得多线程的方式 * */ public class CallableTest { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { //FutureTask(Callable<V> callable) FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new myThread()); new Thread(futureTask, "AAA").start(); //new Thread(futureTask, "BBB").start();//复用，直接取值，不要重启两个线程 int a = 100; int b = 0; //b = futureTask.get();//要求获得Callable线程的计算结果，如果没有计算完成就要去强求，会导致堵塞，直到计算完成 while (!futureTask.isDone()) { ////当futureTask完成后取值 b = futureTask.get(); } System.out.println("===Result is:" + (a + b)); } } class myThread implements Callable<Integer> { @Override public Integer call() throws Exception { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\tget in the callable"); Thread.sleep(5000); return 1024; } }

两者区别：

• Callable：有返回值，抛异常
• Runnable：无返回值，不抛出异常

2. 为什么要使用线程池

1. 线程池做的工作主要是控制运行的线程的数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动给这些任务，如果线程数量超过了最大数量，超出数量的线程排队等候，等其他线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行

2. 主要特点

   线程复用、控制最大并发数、管理线程

   • 减少创建和销毁线程上所花的时间以及系统资源的开销 => 减少内存开销，创建线程占用内存，创建线程需要时间，会延迟处理的请求；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
   • 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行
   • 提高线程的客观理性。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（根据系统承受能力，达到运行的最佳效果） => 避免无限创建线程引起的OutOfMemoryError【简称OOM】

3. 线程池如何使用？

1. 架构说明

   Java中的线程池是通过Executor框架实现的，该框架中用到了 ：Executor,Executors,ExecutorService,ThreadPoolExecutor

   

2. 编码实现

   实现有五种，Executors.newScheduledThreadPool()是带时间调度的，java8新推出

   Executors.newWorkStealingPool(int),使用目前机器上可用的处理器作为他的并行级别

   重点有三种

   • Executors.newFixedThreadPool(int)

     执行长期的任务，性能好很多

     创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程回在队列中等待newFixedThreadPool创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，它使用的是 LinkedBlockingQueue

     底层源码：

     

   • Executors.newSingleThreadExecutor()

     一个任务一个任务执行的场景

     创建一个单线程话的线程池，他只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序执行

     newSingleThreadExecutor将corePoolSize和maximumPoolSize都设置为1，使用LinkedBlockingQueue

     源码：

     

   • Executors.newCachedThreadPool()

     执行很多短期异步的小程序或负载较轻的服务器

     创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲县城，若无可回收，则新建线程

     newCachedThreadPool将corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE,使用 的SynchronousQueue,也就是说来了任务就创建线程运行，当县城空闲超过60s，就销毁线程

     源码：

     

   我们可以看到底层的代码都是由ThreadPoolExecutor这个类的构造方法创建的，只是传入的参数不同，那么研究一下这个类以及这些参数就很有必要，下节我们将介绍这些参数的使用

3. ThreadPoolExecutor

4. 线程池的几个重要参数

核心执行代码为：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler); }

那么我们再点进this方法可以看到其全参数的构造方法为：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)

简单介绍一下：

1. corePoolSize: 线程池中常驻核心线程数

   • 在创建了线程池后，当有请求任务来之后，就会安排池中的线程去执行请求任务
   • 当线程池的线程数达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中

2. maximumPoolSize: 线程池能够容纳同时执行的最大线程数，必须大于等于1

3. keepAliveTime: 多余的空闲线程的存活时间

   • 当前线程池数量超过corePoolSize时，档口空闲时间达到keepAliveTime值时，多余空闲线程会被销毁到只剩下corePoolSize个线程为止

4. unit: keepAliveTime的单位

5. workQueue: 任务队列，被提交但尚未被执行的任务

   任务队列底层是BlockingQueue阻塞队列！不清楚阻塞队列的参考这篇文章：用阻塞队列实现一个生产者消费者模型？

6. threadFactory:表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程一般用默认的即可

7. handler: 拒绝策略，表示当队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大线程数(maximumPoolSize)时如 何来拒绝请求执行的runable的策略

5. 线程池的底层工作原理以及过程

如上图所属，其流程为：

1. 在创建了线程池之后，等待提交过来的任务请求

2. 当调用execute()方法添加一个请求任务时，线程池会做出如下判断：

   2.1 如果正在运行的线程数量小于corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；

   2.2 如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize，那么将这个任务放入队列；

   2.3 如果此时队列满了且运行的线程数小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行此任务；

   2.4 如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maxmumPoolSize，那么启动饱和拒绝策略来执行

3. 当一个线程完成任务时，他会从队列中取出下一个任务来执行

4. 当一个线程无事可做超过一定的时间(keepAliveTime)时，线程池会判断：

   如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程会被停掉;所以线程池的所有任务完成后他最大会收 缩到corePoolSize的大小

5. 实际工作中如何设置合理参数

5.1 线程池的拒绝策略

1. 什么是线程的拒绝策略
   1. 等待队列也已经排满了，再也塞不下新任务了，同时线程池中的max线程也达到了，无法继续为新任务服务。这时我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题
2. JDK内置的拒绝策略
   • AbortPolicy(默认)：如果满了会直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行
   • CallerRunsPolicy：”调用者运行“一种调节机制，该策略既不会抛弃任务，也不会抛出异常，而是将某些任务回退到调用者， 从而降低新任务的流量
   • DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加入队列中尝试再次提交当前任务
   • DiscardPolicy：直接丢弃任务，不予任何处理也不抛异常。如果允许任务丢失，这是最好的一种方案
3. 均实现了RejectedExecutionHandler接口

5.2 你在工作中单一的/固定数的/可变的三种创建线程池的方法，用哪个多？

回答：一个都不用，我们生产上只能使用自定义的!!!!

为什么?

线程池不允许使用Executors创建，试试通过ThreadPoolExecutor的方式，规避资源耗尽风险

阿里巴巴规范手册当中提到：

• FixedThreadPool和SingleThreadPool允许请求队列长度为Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量请求，导致OOM;
• CachedThreadPool和ScheduledThreadPool允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量线程，导致OOM

5.3 你在工作中时如何使用线程池的，是否自定义过线程池？

上代码：

package com.yuxue.juc.threadPool; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class MyThreadPoolDemo { public static void main(String[] args) { ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor( //corePoolSize:常驻核心线程数 2, //maximumPoolSize:最大的可容纳线程数 5, //存活时间设置为1s 1L, TimeUnit.SECONDS, //这里用LinkedBlockingQueue，且容量为3，意味着等候区最大容量三个任务 new LinkedBlockingQueue<>(3), //默认的defaultThreadFactory即可 Executors.defaultThreadFactory(), //丢弃方法使用AbortPolicy() new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); //这里用来做任务的处理执行 for (int i = 0; i < 5; i++) { threadPoolExecutor.execute(()->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 办理业务；"); }); } threadPoolExecutor.shutdown(); } }

我们运行结果为：

pool-1-thread-2 办理业务； pool-1-thread-1 办理业务； pool-1-thread-2 办理业务； pool-1-thread-1 办理业务； pool-1-thread-2 办理业务； //可以看到当我们任务书为5且处理速度非常快时，我们就用核心的corePoolSize就可以满足任务需求

当任务数量变多或者任务变重时：如将我们的任务数量调整为20时，此时运行结果为：

pool-1-thread-1 办理业务； pool-1-thread-3 办理业务； pool-1-thread-2 办理业务； pool-1-thread-3 办理业务； pool-1-thread-1 办理业务； pool-1-thread-4 办理业务； pool-1-thread-1 办理业务； pool-1-thread-3 办理业务； pool-1-thread-2 办理业务； pool-1-thread-5 办理业务； pool-1-thread-4 办理业务； pool-1-thread-1 办理业务； pool-1-thread-3 办理业务； pool-1-thread-1 办理业务； pool-1-thread-2 办理业务； Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task com.yuxue.juc.threadPool.MyThreadPoolDemo$$Lambda$1/558638686@6d03e736 rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@568db2f2[Running, pool size = 5, active threads = 0, queued tasks = 0, completed tasks = 15] at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2063) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:830) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1379) at com.yuxue.juc.threadPool.MyThreadPoolDemo.main(MyThreadPoolDemo.java:27)

发生了异常，且任务只执行完了15个，我们可以看到其中active threads = 0, queued tasks = 0也就是说我的阻塞队列已经满了，且没有空闲的线程了，此时再申请任务我就会抛出异常，这是线程池handler参数的拒绝策略，当我们更改策略为ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()时，运行结果当中存在main 办理业务；语句，也就意味着线程池将某些任务回退到了调用者，另外的两个拒绝策略在此就不演示

5.4 合理配置线程池你是如何考虑的?

1. CPU密集型：

   • CPU密集的意思是该任务需要大量的运算，而没有阻塞，CPU一直全速运行
   • CPU密集任务只有在真正多核CPU上才可能得到加速(通过多线程) 而在单核CPU上，无论你开几个模拟的多线程该任务都不可能得到加速，因为CPU总的运算能力就那些
   • CPU密集型任务配置尽可能少的线程数量

   一般公式:CPU核数+1个线程的线程池

2. IO密集型

   • 由于IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，则应配置经可能多的线程，如CPU核数 * 2
   • IO密集型，即该任务需要大量的IO，即大量的阻塞。在单线程上运行IO密集型的任务会导致浪费大量的 CPU运算能力浪费在等待。
   • 所以在IO密集型任务中使用多线程可以大大的加速程序运行，即使在单核CPU上，这种加速主要就是利用 了被浪费掉的阻塞时间。
   • IO密集型时，大部分线程都阻塞，故需要多配置线程数:

   参考公式:CPU核数/(1-阻塞系数) 阻塞系数在0.8~0.9之间

例如八核CPU:，利用公式，约为：8/(1-0，9)=80个线程

 

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本文作者：浴血
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