怎么才算掌握了JDK中的執行緒池

怎么才算掌握了JDK中的執行緒池

JDK并發包下面的執行緒池是面試中經常被考查的點，之前我寫過一篇ThreadPoolExecutor原始碼分析的文章，因為篇幅有限當時沒說面試中常見的考查點和哪些點是應該掌握，那篇文章著實有點長，更合適用電腦看，結合原始碼看，今天，我來談談自己覺得ThreadPoolExecutor哪些點是應該掌握的，這些點應該掌握的點正是面試中經常被問的東西，現在拋出幾個問題，如果你都能答上來，可以不用往下面看啦，

1. ThreadPoolExecutor中常用引數有哪些，作用是什么？任務提交后，ThreadPoolExecutor會按照什么策略去創建執行緒用于執行提交任務？
2. ThreadPoolExecutor有哪些狀態，狀態之間流轉是什么樣子的？
3. ThreadPoolExecutor中的執行緒哪個時間點被創建？是任務提交后嗎？可以在任務提交前創建嗎？
4. ThreadPoolExecutor中創建的執行緒哪個時間被啟動？
5. ThreadPoolExecutor竟然是執行緒池那么他是如何做到重復利用執行緒的？
6. ThreadPoolExecutor中創建的同一個執行緒同一時刻能執行多個任務嗎？如果不能是通過什么機制保證ThreadPoolExecutor中的同一個執行緒只能執行完一個任務，才會機會去執行另一個任務？
7. ThreadPoolExecutor中關閑執行緒池的方法shutdown與shutdownNow的區別是什么？
8. 通過submit方法向ThreadPoolExecutor提交任務后，當所有的任務都執行完后不呼叫shutdown或shutdownNow方法會有問題嗎？
9. ThreadPoolExecutor有沒有提供擴展點，方便在任務執行前或執行后做一些事情？

如果回答的上就pass吧，哈哈

ThreadPoolExecutor引數有哪些與創建執行緒策略？

ThreadPoolExecutor引數

• corePoolSize 執行緒池中的核心執行緒數
• mmaximumPoolSize 執行緒池中的最大執行緒數
• keepAliveTime 當執行緒池中執行緒數量超過corePoolSize時，允許等待多長時間從workQueue中拿任務
• unit keepAliveTime 對應的時間單位，為TimeUnit類，
• workQueue 阻塞佇列，當執行緒池中執行緒數超過corePoolSize時，用于存盤提交的任務，
• threadFactory 執行緒池采用，該執行緒工廠創建執行緒池中的執行緒，
• handler 為RejectedExecutionHandler，當執行緒線中執行緒超過maximumPoolSize時采用的，拒絕執行處理器，

創建執行緒策略

簡單介紹一下，一個任務提交給執行緒池后，執行緒池創建執行緒來執行提交任務的流程，
1、當提交任務時執行緒池中的來用執行任務的執行緒數小于corePoolSize（核心執行緒數），則執行緒池利用ThreadFacory（執行緒工廠）創建執行緒用于執行提交的任務，否則執行第二2步，
2、當提交任務時執行緒池中的來用執行任務的執行緒數大于corePoolSize（核心執行緒數），但workQueue沒有滿，則執行緒池會將提交的任務先保存在workQueue（作業佇列），等待執行緒池中的執行緒執行完其它已提交任務后會回圈從workQueue中取出任務執行，否則執行第3步，
3、當提交任務時執行緒池中的來用執行任務大于corePoolSize（核心執行緒數），且workQueu已滿，但沒有超過maximunPoolSize（最大執行緒數），則執行緒池利用ThreadFacory（執行緒工廠）創建執行緒用于執行提交的任務，否則執行4，
4、當提交任務時執行緒池中的來用執行任務大于maximunPoolSize，執行執行緒池中配置的拒絕策略（RejectedExecutionHanlder），
所以在設定ThreadPoolExecutor的引數時一定要特別小心，不建議采用很大的ArrayBlockQueue或不限大小的LinkedBlockQueue，同時corePoolSize也不應該設定過大，CUP密集的任務的話可以設定小一點(CUP資料+1這種)避免不必要的背景關系切換；而對于IO密集的任務則corePoolSize則可以設定的大一點，可以避免長時間IO等待而CUP卻空閑，threadFactory建議采用自己定義的，讓其創建的執行緒容易區分，方便問題定位，

執行緒池有哪些狀態，狀態之間流轉是什么樣子的？

• RUNNING:運行中，接收新的任務或處理佇列中的任務，
• SHUTDOWN:關閉，不再接收新的任務，但會處理佇列中的任務值為0，
• STOP:停止，不再接收新的任務，也不處理佇列中的任務，并中斷正在處理的任務，
• TIDYING:所有任務已結束佇列大小為0，轉變TIDYING狀態的執行緒將會執行terminated()方法，
• TERMINATED:結束terminated()已被執行完，
  狀態流程如下圖：

池程池中的執行緒哪個時間點被創建？

ThreadPoolExecutor中的執行緒哪個時間點被創建？是任務提交后嗎？可以在任務提交前創建嗎？
一般在任務被提交后，執行緒池會利用執行緒工廠去創建執行緒，但當執行緒池中執行緒數已為corePoolSize時或maxmumPoolSize時不會，可以在任務提交前通過prestartCoreThread方法或prestartAllCoreThreads方法預先創建核心執行緒，具體可以參考這下這個圖：

ThreadPoolExecutor中創建的執行緒哪個時間被啟動？

執行緒池中執行緒實作是在addWorker方法中被創建的，詳見之前文章中addWorker方法分析，創建后完，該執行緒就被啟動，執行緒池中被創建的執行緒被封裝到了Worker物件中，而Worker類又實作了Runnable介面，執行緒池中的執行緒又參考了worker，當執行緒被start后實際就有機會等待作業系統調度執行Worker類的run方法，

Worker(Runnable firstTask) {
  setState(-1); 
  this.firstTask = firstTask;
 //創建的執行緒參考了worker
  this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}

ThreadPoolExecutor竟然是執行緒池那么他是如何做到重復利用執行緒的？

一旦執行緒池通過ThreadFactory創建好執行緒后，就會將創建的執行緒封裝到了Worker物件中，同時啟動該執行緒，新創建的執行緒會執行剛提交的任務，同時會不斷地從workerQueue中取出任務執行，執行緒池的執行緒復用正是通過不斷地從workerQueue中取出任務來執行達到的，原始碼分析見runWorkers方法分析，

ThreadPoolExecutor中創建的同一個執行緒同一時刻能執行多個任務嗎？

同時一時刻不能執行多個任務，只有一個任務執行完時才能去執行另一個任務，上面說到執行緒池中通過ThreadFacory創建的執行緒最后會被封裝到Worker中，而該執行緒又參考了Worker，start執行緒后，任務其實是在Worker中的run方法中被執行，最終run又將任務執行代理給ThreadPoolExecutor的runWorker方法，

private final class Worker
        extends AbstractQueuedSynchronizer
        implements Runnable
    {...}

Worder一方面實作了Runnable，另一方面又繼承了AQS，通過實作AQS，Worker具有了排它鎖的語意，每次在執行提交任務時都會先lock操作，執行完任務后再做unlock操作，正是這個加鎖與解鎖的操作，保證了同一個執行緒要執行完當前任務才有機再去執行另一個任務，

ThreadPoolExecutor中關閑執行緒池的方法shutdown與shutdownNow的區別是什么？

shutdown方法是將執行緒池的狀態設定為SHUTDOWN，此時新任務不能被提交（提交會拋出例外），workerQueue的任務會被繼續執行，同時執行緒池會向那些空閑的執行緒發出中斷信號，空閑的執行緒實際就不沒在執行任務的執行緒，如何被封裝在worker里的執行緒能加鎖，這里這個執行緒實作會就空閑的，下面是向空閑的執行緒發出中斷信號原始碼，

 private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            for (Worker w : workers) {
                Thread t = w.thread;
                //w.tryLock()用于加鎖，看執行緒是否在執行任務
                if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
                    try {
                        t.interrupt();
                    } catch (SecurityException ignore) {
                    } finally {
                        w.unlock();
                    }
                }
                if (onlyOne)
                    break;
            }
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
    }

shutdownNow方法是將執行緒池的狀態設定為STOP，此時新任務不能被提交（提交會拋出例外），執行緒池中所有執行緒都會收到中斷的信號，具體執行緒會作出什么回應，要看情況，如果執行緒因為呼叫了Object的wait、join方法或是自身的sleep方法而阻塞，那么中斷狀態會被清除，同時拋出InterruptedException，其它情況可以參考Thread.interrupt方法的說明，shutdownNow方法向所有執行緒發出中斷資訊原始碼如下：

private void interruptWorkers() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    //加鎖操作保證中斷程序中不會新woker被創建
    mainLock.lock();
    try {
         for (Worker w : workers)
           w.interruptIfStarted();
    } finally {
          mainLock.unlock();
    }
}

通過submit方法向ThreadPoolExecutor提交任務后，當所有的任務都執行完后不呼叫shutdown或shutdownNow方法會有問題嗎？

如果沒指核心執行緒允許超時將會有問題，核心執行緒允許超時是指在從wokerQueue中獲取任務時，采用的阻塞的獲取方式等待任務到來，還是通過設定超時的方式從同步阻塞佇列中獲取任務，即是通通過BlockingQueue的poll方法獲取任務還是take方法獲取任務，可參考之前的原始碼分析中的getTask方法分析，如果不呼叫shutdown或shutdownNow方法，核心執行緒由于在getTask方法呼叫BlockingQueue.take方法獲取任務而處于一直被阻塞掛起狀態，核心執行緒將永遠處于Blocking的狀態，導致記憶體泄漏，主執行緒也無法退出，除非強制kill，試著運行如下程式會發現，程式無法退出，

public class Test {
    public static void main(String args[]) {
        ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(3, 3,10L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10));
        executorService.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("thread name " + Thread.currentThread().getName());
            }
        });
    }
}

所在使用執行緒池時一定要記得根本具體場景呼叫shutdown或shutdownNow方法關閉執行緒池，shutdown方法適用于提交任務都要被執行完的場景，shutdownNow方法適用于不關心提交任務是否執行完的場景，

ThreadPoolExecutor有沒有提供擴展點，方便在任務執行前或執行后做一些事情？

執行緒池提供了三個擴展點，分別是提交任務的run方法或是call方法被呼叫前與被調后，即beforeExecutor與afaterExecutor方法；另外一個擴展點是執行緒池的狀態從TIDYING狀態流轉為TERMINATED狀態時terminated方法會被呼叫，

總結

本來只是想寫一點點，寫著寫著就發現又有點長，這篇主要是介紹了ThreadPoolExecutor中個人認為比較重要點，同時也是把ThreadPoolExecutor再梳理一下發現自己之前理解有偏差的地方，

看完三件事??

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作者：葉易
出處：club.perfma.com/article/191…

標籤：Java

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