JAVA 线程池:干货—面试必背

线程池实现原理：

当向线程池提交了一个任务之后，线程池的处理流程如下：

1. 判断是否达到核心线程数，若未达到，则直接创建新的线程处理当前传入的任务，否则进入下个流程

2. 线程池中的工作队列是否已满，若未满，则将任务丢入工作队列中先存着等待处理，否则进入下个流程

3. 是否达到最大线程数，若未达到，则创建新的线程处理当前传入的任务，否则交给线程池中的饱和策略进行处理。

具体实现

jdk 中 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor 提供了实现线程池的构造方法在

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

2. corePoolSize：核心线程大小，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，即使有其他空闲线程可以处理任务也会创新线程，等到工作的线程数大于核心线程数时就不会在创建了。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads方法，线程池会提前把核心线程都创造好，并启动。
3. maximumPoolSize：线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且以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。如果我们使用了无界队列，那么所有的任务会加入队列，这个参数就没有什么效果了。
4. keepAliveTime：线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。如果没有任务处理了，有些线程会空闲，空闲的时间超过了这个值，会被回收掉。如果任务很多，并且每个任务的执行时间比较短，避免线程重复创建和回收，可以调大这个时间，提高线程的利用率。
5. unit：keepAliveTIme的时间单位，可以选择的单位有天、小时、分钟、毫秒、微妙、千分之一毫秒和纳秒。类型是一个枚举java.util.concurrent.TimeUnit，这个枚举也经常使用，有兴趣的可以看一下其源码
6. workQueue：工作队列，用于缓存待处理任务的阻塞队列，常见的有4种：
   1. ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按照先进先出原则对元素进行排序
   2. LinkedBlockingQueue：是一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按照先进先出排序元素，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外一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处理阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用这个队列
   4. PriorityBlockingQueue：优先级队列，进入队列的元素按照优先级会进行排序
7. threadFactory：线程池中创建线程的工厂，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
8. handler：饱和策略，当线程池无法处理新来的任务了，那么需要提供一种策略处理提交的新任务，默认有4种策略：
   1. AbortPolicy：直接抛出异常
   2. CallerRunsPolicy：在当前调用者的线程中运行任务，即随丢来的任务，由他自己去处理
   3. DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的一个任务，即丢弃队列头部的一个任务，然后执行当前传入的任务
   4. DiscardPolicy：不处理，直接丢弃掉，方法内部为空

   自定义创建线程的工厂

   给线程池中线程起一个有意义的名字，在系统出现问题的时候，通过线程堆栈信息可以更容易发现系统中问题所在。自定义创建工厂需要实现java.util.concurrent.ThreadFactory接口中的Thread newThread(Runnable r)方法，参数为传入的任务，需要返回一个工作线程。

示例代码：`import java.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class Demo4 {
static AtomicInteger threadNum = new AtomicInteger(1);

public static void main(String[] args) {
    ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 5,
            60L, TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue(10), r -> {
        Thread thread = new Thread(r);
        thread.setName("自定义线程-" + threadNum.getAndIncrement());
        return thread;
    });
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        String taskName = "任务-" + i;
        executor.execute(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "处理" + taskName);
        });
    }
    executor.shutdown();
}

自定义饱和策略

需要实现RejectedExecutionHandler接口。任务无法处理的时候，我们想记录一下日志，我们需要自定义一个饱和策略，示例代码：
`

public class Demo5 {
static class Task implements Runnable {
String name;

    public Task(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "处理" + this.name);
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Task{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

public static void main(String[] args) {
    ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(1,
            1,
            60L,
            TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue(1),
            Executors.defaultThreadFactory(),
            (r, executors) -> {
                //自定义饱和策略
                //记录一下无法处理的任务
                System.out.println("无法处理的任务：" + r.toString());
            });
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        executor.execute(new Task("任务-" + i));
    }
    executor.shutdown();
}

输出结果中可以看到有3个任务进入了饱和策略中，记录了任务的日志，对于无法处理多任务，我们最好能够记录一下，让开发人员能够知道。任务进入了饱和策略，说明线程池的配置可能不是太合理，或者机器的性能有限，需要做一些优化调整。

线程池的关闭方法

线程池提供了2个关闭方法：shutdown和shutdownNow，当调用者两个方法之后，线程池会遍历内部的工作线程，然后调用每个工作线程的interrrupt方法给线程发送中断信号，内部如果无法响应中断信号的可能永远无法终止，所以如果内部有无线循环的，最好在循环内部检测一下线程的中断信号，合理的退出。调用者两个方法中任意一个，线程池的isShutdown方法就会返回true，当所有的任务线程都关闭之后，才表示线程池关闭成功，这时调用isTerminaed方法会返回true。

调用shutdown方法之后，线程池将不再接口新任务，内部会将所有已提交的任务处理完毕，处理完毕之后，工作线程自动退出。

而调用shutdownNow方法后，线程池会将还未处理的（在队里等待处理的任务）任务移除，将正在处理中的处理完毕之后，工作线程自动退出。

至于调用哪个方法来关闭线程，应该由提交到线程池的任务特性决定，多数情况下调用shutdown方法来关闭线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用shutdownNow方法。