并发编程（三）：线程池基本面试题（必背题目）

目录

一、背景

二、高频面试题（八股文）

1、什么是线程池？线程池有什么好处（被问概率很小）？

2、有几种常见的线程池（必知必会）?

3、线程池的主要参数有哪些（必知必会）？

4、线程池的工作流程（必知必会）？

5、线程池的拒绝策略有哪些（必知必会）？

6、线程池有哪几种工作队列(被问概率：小于10%)？

7、如何合理设置线程池的核心线程数（必知必会）？

8、线程池异常是怎么处理的（被问概率很小）？

9、线程池优化了解吗（40%可能性被问到）？

10、你能设计实现一个线程池吗（BAT容易问到，小公司不会）？

三、参考文献

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一、背景

金三银四话说是跳槽的最佳时机，各大公司也在此时招兵买马，当然面试者也很多，基本上一个面试官至少2场面试，而面试者也旗鼓相当，每天面2家的节奏。我本人也参加了一些公司的面试，发现线程池被问到的概率达到50%以上，而且问的问题大概就那几个，没啥新意。唯一有新意的是一个架构师问我“如何设计一个线程池”，虽然看过，但是没有理解，忘了！！！好记性不如烂笔头，还是记录下吧。

二、高频面试题（八股文）

1、什么是线程池？线程池有什么好处（被问概率很小）？

所谓线程池，通俗来讲，就是一个管理线程的池子。它可以容纳多个线程，其中的线程可以反复利用，省去了频繁创建线程对象的操作。
好处：
1）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。
2）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。
3）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。

2、有几种常见的线程池（必知必会）?

1）定长线程池（FixedThreadPool）
2）定时线程池（ScheduledThreadPool）
3）可缓存线程池（CachedThreadPool）
4）单线程化线程池（SingleThreadExecutor）

核心概念：这四个线程池的本质都是ThreadPoolExecutor对象（自己看源码）
不同点在于：
1）FixedThreadPool：只有核心线程，线程数量固定，执行完立即回收，任务队列为链表结构的有界队列。
2）ScheduledThreadPool：核心线程数量固定，非核心线程数量无限，执行完闲置 10ms 后回收，任务队列为延时阻塞队列。
3）CachedThreadPool：无核心线程，非核心线程数量无限，执行完闲置 60s 后回收，任务队列为不存储元素的阻塞队列。
4）SingleThreadExecutor：只有 1 个核心线程，无非核心线程，执行完立即回收，任务队列为链表结构的有界队列

上面只是面试题目，除了面试之外想了解细节，看看这个文章: https://blog.csdn.net/u013541140/article/details/95225769

3、线程池的主要参数有哪些（必知必会）？

1）corePoolSize（必需）：核心线程数。默认情况下，核心线程会一直存活，但是当将 allowCoreThreadTimeout 设置为 true 时，核心线程也会超时回收。
2）maximumPoolSize（必需）：线程池所能容纳的最大线程数。当活跃线程数达到该数值后，后续的新任务将会阻塞。
3）keepAliveTime（必需）：线程闲置超时时长。如果超过该时长，非核心线程就会被回收。如果将 allowCoreThreadTimeout 设置为 true 时，核心线程也会超时回收。
4）unit（必需）：指定 keepAliveTime 参数的时间单位。常用的有：TimeUnit.MILLISECONDS（毫秒）、TimeUnit.SECONDS（秒）、TimeUnit.MINUTES（分）。
5）workQueue（必需）：任务队列。通过线程池的 execute() 方法提交的 Runnable 对象将存储在该参数中。其采用阻塞队列实现。
6）threadFactory（可选）：线程工厂。用于指定为线程池创建新线程的方式。
7）handler（可选）：拒绝策略。当达到最大线程数时需要执行的饱和策略。

4、线程池的工作流程（必知必会）？

这个问题回答的时候，最好用讲故事的方式进行。
假如核心线程数是5，最大线程数是10，阻塞队列也是10
1）有新任务来的时候，将先使用核心线程执行；
2）当任务数达到5个的时候，第6个任务开始排队；
3）当任务数达到15个的时候，第16个任务将开启新的线程执行，也就是第6个线程
4）当任务数达到20个的时候，线程池满了，如果有第21个任务，将执行拒绝策略（见下一个问题）
流程图:

5、线程池的拒绝策略有哪些（必知必会）？

1）AbortPolicy（默认）：丢弃任务并抛出 RejectedExecutionException 异常。
2）CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务。
3）DiscardPolicy：丢弃任务，但是不抛出异常。可以配合这种模式进行自定义的处理方式。
4）DiscardOldestPolicy：丢弃队列最早的未处理任务，然后重新尝试执行任务。

6、线程池有哪几种工作队列(被问概率：小于10%)？

1）ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列（数组结构可配合指针实现一个环形队列）。
2）LinkedBlockingQueue： 一个由链表结构组成的有界阻塞队列，在未指明容量时，容量默认为 Integer.MAX_VALUE。
3）PriorityBlockingQueue： 一个支持优先级排序的无界阻塞队列，对元素没有要求，可以实现 Comparable 接口也可以提供 Comparator 来对队列中的元素进行比较。跟时间没有任何关系，仅仅是按照优先级取任务。
4）DelayQueue：类似于PriorityBlockingQueue，是二叉堆实现的无界优先级阻塞队列。要求元素都实现 Delayed 接口，通过执行时延从队列中提取任务，时间没到任务取不出来。
SynchronousQueue： 一个不存储元素的阻塞队列，消费者线程调用 take() 方法的时候就会发生阻塞，直到有一个生产者线程生产了一个元素，消费者线程就可以拿到这个元素并返回；生产者线程调用 put() 方法的时候也会发生阻塞，直到有一个消费者线程消费了一个元素，生产者才会返回。
5）LinkedBlockingDeque： 使用双向队列实现的有界双端阻塞队列。双端意味着可以像普通队列一样 FIFO（先进先出），也可以像栈一样 FILO（先进后出）。
6）LinkedTransferQueue： 它是ConcurrentLinkedQueue、LinkedBlockingQueue 和 7）SynchronousQueue 的结合体，但是把它用在 ThreadPoolExecutor 中，和 LinkedBlockingQueue 行为一致，但是是无界的阻塞队列。

7、如何合理设置线程池的核心线程数（必知必会）？

 线程数量的计算公式一般都是 线程数=Ncpu(1+w/e).其中W代表的是阻塞耗时，e代表的是计算耗时。
1）IO密集型：如果存在IO，那么W/e肯定大于1，但是需要考虑系统内存上限（没开启一个线程都需要内存空间），这个需要服务器测试到底多少个线程比较合适（CPU占比，线程数、总耗时、内存耗时）。保守取值为1，及线程数=2Ncpu+1，
2）计算密集型：假设没有等待时间，则W=0，W/C=0，线程数= Ncpu+1. 其中多出来的一个是为了防止线程偶发的缺页中断。
服务性能I0优化有一个估算公式：
最佳线程数目=（（线程等待时间+线程CPU时间）/线程CPU时间）X CPU数量
比如平均每个线程CPU运行时间为0.5s，而线程等待时间为1.5s（比如IO），CPU个数为8.则根据以上公式可以估算（（1.5+0.5）/0.5）X 8=32
公式进一步转化：
最佳线程数目 = （线程等待时间/线程CPU时间+1）X 线程数
参考文献：
https://www.cnblogs.com/loveLands/articles/10016170.html

8、线程池异常是怎么处理的（被问概率很小）？

由于几乎不被问到，所以不总结了，直接看这两篇文章吧：

1）一个线程池中的线程异常了，那么线程池会怎么处理这个线程?
https://www.cnblogs.com/fanguangdexiaoyuer/p/12332082.html
2）【线程池】线程池的线程遇到异常后去哪里？怎么处理？
https://blog.csdn.net/qfzhangwei/article/details/105181055

9、线程池优化了解吗（40%可能性被问到）？

这个问题和第7个问题很类似，可以参考回答。其他答案：
1）用ThreadPoolExecutor自定义线程池，看线程是的用途，如果任务量不大，可以用无界队列，如果任务量非常大，要用有界队列，防止OOM
2）如果任务量很大，还要求每个任务都处理成功，要对提交的任务进行阻塞提交，重写拒绝机制，改为阻塞提交。保证不抛弃一个任务
3）最大线程数一般设为2N+1最好，N是CPU核数
4）核心线程数，看应用，如果是任务，一天跑一次，设置为0，合适，因为跑完就停掉了，如果是常用线程池，看任务量，是保留一个核心还是几个核心线程数
5）如果要获取任务执行结果，用CompletionService，但是注意，获取任务的结果的要重新开一个线程获取，如果在主线程获取，就要等任务都提交后才获取，就会阻塞大量任务结果，队列过大OOM，所以最好异步开个线程获取结果。

10、你能设计实现一个线程池吗（BAT容易问到，小公司不会）？

可以这样作答：
我们自己的实现就是完成这个核心流程：
1）线程池中有N个工作线程
2）把任务提交给线程池运行
3）如果线程池已满，把任务放入队列
4）最后当有空闲时，获取队列中任务来执行
具体的分析可以参考这篇文献：
https://blog.csdn.net/dgutliangxuan/article/details/103642963

其他：
如果你想了解更多，建议阅读参考文献4（面渣逆袭：线程池夺命连环十八问），这篇文章总结的还是不错的。

三、参考文献

1、什么是线程池，线程池的作用
https://blog.csdn.net/weixin_50897975/article/details/119947495
2、Java 多线程：彻底搞懂线程池
https://blog.csdn.net/u013541140/article/details/95225769
3、线程池中如何确定线程的数目
https://www.cnblogs.com/loveLands/articles/10016170.html
4、面渣逆袭：线程池夺命连环十八问
https://blog.csdn.net/sinat_40770656/article/details/121370427
5、一个有趣的问题 ： 如何设计一个线程池
https://blog.csdn.net/dgutliangxuan/article/details/103642963