面试官:说说线程池的工作原理?

线程池的底层是基于线程和任务队列来实现的,创建线程池的创建方式通常有以下两种:

  • 普通 Java 项目,使用 ThreadPoolExecutor 来创建线程池,这点《阿里巴巴Java开发手册》中也有说明,如下图所示:
  • 图片图片

  • Spring 项目中,会使用代码可读性更高的 ThreadPoolTaskExecutor 来创建线程池,虽然它的底层也是通过 ThreadPoolExecutor 来实现的,但 ThreadPoolTaskExecutor 可读性更高,因为它不需要在构造方法中设置参数,而是通过属性设置的方式来设置参数的,所以可读性更高。
  • Spring 内置的线程池 ThreadPoolTaskExecutor 的使用示例如下:

    @Configuration
    public class AsyncConfig {
    @Bean
    public TaskExecutor taskExecutor() {
    ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    // 核心线程数
    executor.setCorePoolSize(5);
    // 最大线程数
    executor.setMaxPoolSize(10);
    // 队列容量
    executor.setQueueCapacity(20);
    // 线程池维护线程所允许的空闲时间
    executor.setKeepAliveSeconds(60);
    // 线程池对拒绝任务(无线程可用)的处理策略
    executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
    // 初始化
    executor.initialize();
    return executor;
    }
    }

    1.线程池工作流程

    当有任务来了之后,线程池的执行流程是这样的:

  • 先判断当前线程数是否大于核心线程数,如果结果为 false,则新建线程并执行任务。
  • 如果大于核心线程数,则判断任务队列是否已满,如果结果为 false,则把任务添加到任务队列中等待线程执行。
  • 如果任务队列已满,则判断当前线程数量是否超过最大线程数,如果结果为 false,则新建线程执行此任务。
  • 如果超过最大线程数,则将执行线程池的拒绝策略。
  • 如下图所示:

    图片图片

    2.拒绝策略

    当线程池无法接受新任务时,会触发拒绝策略,内置的拒绝策略有四种:

  • AbortPolicy:默认策略,直接抛出 RejectedExecutionException 异常。
  • CallerRunsPolicy:由调用者线程执行任务。
  • DiscardPolicy:默默地丢弃任务,没有任何异常抛出。
  • DiscardOldestPolicy:尝试抛弃队列中最旧的任务,然后重新尝试提交当前任务。
  • 除了内置的拒绝策略之外,我们还可以设置自定义拒绝策略,它的实现如下:

    import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;
    import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
    public class CustomRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
    // 在这里处理拒绝的任务
    System.err.println("任务被拒绝执行: " + r.toString());
    // 可以选择记录日志、抛出自定义异常或采取其他措施
    // 例如,可以将任务保存到某个队列中,稍后再尝试重新执行
    }
    }

    使用自定义拒绝策略:

    import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
    import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    public class ThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
    // 配置线程池参数
    int corePoolSize = 5;
    int maximumPoolSize = 10;
    long keepAliveTime = 60L;
    TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
    int queueCapacity = 25;
    // 创建一个阻塞队列
    ArrayBlockingQueue workQueue =
    new ArrayBlockingQueue(queueCapacity);
    // 创建 ThreadPoolExecutor 实例
    ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    corePoolSize,
    maximumPoolSize,
    keepAliveTime,
    unit,
    workQueue,
    new CustomRejectedExecutionHandler() // 使用自定义的拒绝策略
    );
    // 提交任务
    for (int i = 0; i {
    System.out.println("执行任务: " + taskId + " 由线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 执行");
    try {
    Thread.sleep(1000); // 模拟耗时任务
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    });
    }
    // 关闭线程池(这不会立即停止所有正在执行的任务)
    executor.shutdown();
    }
    }

    课后反思

    实际项目中线程池会使用哪种拒绝策略?为什么?线程池是通过什么机制来创建线程的?线程池创建线程时可以设置哪些属性?