Offer快到碗里来——聊聊线程池

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写在之前

Hello，大家好，我是只会写HelloWorld的程序员大黄。

废话不多说，今天直接进入正题，聊聊Java中线程池的原理及面试问题。整体的文章会从面试题目展开，讲解面试点的过程中穿插源码的剖析。

我个人比较推崇学习方式是，先知道某个技术是干嘛的，再了解为啥有这个技术，有什么好处。只有知道了为什么、才能更好的知道是什么。

按照国际惯例先来看看一般面试中线程池会如何考察？

面试问题概览

下面是我在网上搜刮的一些关于线程池的面试题目，都是许多同学的亲身经历的。

可以先看看这些面试题目，如果你面对这些题目，该如何回答呢？

线程池参数的具体含义【eBay一面】

创建线程的方式线程池的主要参数，线程池在提交任务之后处理的过程【携程】

线程池了解吗？当程序用close()方法后，线程池里面的连接会关闭吗？【京东数科】

你了解哪些线程池类型【小鹏汽车】

线程池作用有哪些作用【招商银行】

说说线程池操作，参数【字节跳动】

说一下线程池的实现，参数有哪些，不同的使用场景分别用什么线程池【阿里巴巴】

线程池参数？线程池为什么用new的不好？【58面试】

可以看到线程池相关的知识点被问到的概率还是挺大的，可以将问题做个分类，大概可以分为:
第一类：线程池的使用（包括如何创建线程池、线程池各个参数含义、拒绝策略、什么场景会使用）
第二类：线程池的原理了解（比如线程池底层实现、任务提交之后线程池如何工作的、线程池的执行过程）

面试回顾

面试一般面试上来肯定做一番自我介绍了，然后直奔主题。

面试官：大黄同学，我看你简历中写了利用线程池解决项目中性能问题，那我们先简单聊聊线程池吧。说说线程池有哪些作用？

哈哈哈，问吧，线程池我可是早就准备过的，送分题啊。

大黄：面试官您好，线程池主要yo三个好处：

1、降低资源的消耗。通过重复利用已经创建的线程降低线程创建和线程销毁的资源损耗。（用过的线程可以重复利用）

2、提高响应速度。当任务达到时，不需要等待线程创建就可以执行。（任务来了就可以用）

3、提供线程的可管理性。线程池本身提供了很多方法供用户监控、设置线程池。（创建一堆线程，有人帮你管理）

面试官：那创建线程有哪些参数可以控制呢，他们分别有什么含义呢

大黄：主要参数有

1、corePoolSize：主要是线程池的核心线程数。当工作线程数小于该值时，新来的任务会创建新线程来处理，并且线程会一直存活，不会过期。
2、maximumPoolSize：线程池的最大线程数。当工作中的线程数已经超过了最大线程数时，会默认启用拒绝策略
3、keepAliveTime：线程空闲之后过期的时间，只有线程数大于corePoolSize时或者开启allowCoreThreadTimeOut参数时，该值才起作用
4、unit：keepAliveTime的时间单位
5、workQueue：阻塞队列，线程数超过corePoolSize时，请求的线程会先进入阻塞队列中，只有当阻塞队列也满了，才会去创建线程
6、threadFactory：创建线程的工厂，所有的线程都是通过该工厂创建
7、allowCoreThreadTimeOut：是否允许核心线程过期
默认是false，此时，核心线程空闲也不会过期；如果是true，核心线程会等keepAliveTime时间，然后自动过期
8、handler：线程满时或者停止时的拒绝策略

读者可以看看线程池最全的构造方法

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

面试官：可以详细说说线程池有哪些拒绝策略吗？

大黄：线程池主要由以下四种拒绝策略

调用者线程来处理被拒绝的任务。比如我线程A提交任务给线程池，如果线程池此时处理不了，被拒绝了，则会交由线程A来处理（俗话说，哪儿来的回哪儿去）
直接拒绝，并且往外抛出异常，该策略为JDK默认的拒绝策略。 线程池已经来不及处理了，偷懒，直接抛出异常。
直接废弃被拒绝的任务。线程A提交一个任务给线程池，线程池处理不了，直接不管了（俗称，装睡，假装不知道）
废弃最早被提交未被处理的请求。比如线程A提交10任务给线程池，如果再提交新的任务给线程池，线程池会先抛出最先提交的任务（俗称，渣男，喜新厌旧）

咳咳，括号内的内容面试中就别回答了。。。

面试官：平时有看过线程池的底层实现吗？能简单说说线程池底层是如何做的吗？

其实这种问法跟上面"线程池在提交任务之后处理的过程?"本质问的问题是一样的

大黄：线程池接受一个新提交的任务时线程池处理思路大概如下：

判断线程池工作中线程是否已经超过核心线程数（corePoolSize）。如果没有超过，则创建一个工作线程来执行任务；如果正在工作的线程数超过了核心线程数，则进入下一个流程。
判断线程池的阻塞队列(等待队列)是否已经被占满。如果没有占满，则将任务添加到阻塞队列中；如果已经占满，则进入下一阶段。
判断线程池工作中线程是否已经超过最大线程数。如果没有超过，则创建一个新的工作线程来执行任务；如果超过了最大线程数，则需要根据设置的拒绝策略来处理新的任务。

大黄小提醒：可以用一个简单的例子描述，假设一个银行网点一般值班的有4个柜员，总共可以后备的柜员有10个，休息里面有可以做20人的凳子。刚开始业务不忙的时候，只有2个客户来办理业务，只要不超过4个客户，就可以用常用的值班柜员中找一个来服务；如果超过了4个，则可以让客户在休息区等待；如果等待任务超过了20个客户，还有新客户到来，则需要拉来未加班的同事了。

整体的工作原理如下：

大家可以记住这个例子，面试中不一定能够完整的回答上上面的所有内容，但是只要具体意思没有跑偏，面试官会领会到的。

面试官：嗯，可以，了解的听清楚的嘛。那你平时工作中有地方用到线程池了吗？

这点就是面试官比较聪明的地方，说了那么多，给我讲讲你工作的例子吧。正所谓：talk is cheap, show me your code.这里给大家说一个我工作中是使用的场景吧。

大黄：我做的一个项目中为了快速的响应用户的请求。比如在用户获取具体的商品推荐策略中，需要查询商品数据和营销数据，然后将对应的商品信息和营销信息进行组装，返回给用户。
刚开始用串行去请求，响应速度比较慢，用户迟迟查不到数据，如果一个页面半天都刷不出，用户可能就放弃查看这个商品了。为了解决这个问题，采用线程池，并发的请求商品和营销信息，缩短总体响应时间。

并行请求

串行请求

使用线程池也是有考量的，这种场景最重要的就是获取最大的响应速度去满足用户，所以应该不设置队列去缓冲并发任务，调高corePoolSize和maxPoolSize去尽可能创造多的线程快速执行任务。

面试官：那你项目中设置的线程池各个参数分别是多少呢？

大黄：具体的线程池大小设置如下：

@Bean
ThreadPoolTaskExecutor ProductExecutor() {

    RejectedExecutionHandler rejectedExeHandler = (r, executor) -> {
        log.error("Executor_reject_handler");
        throw new Exception("System.error");
    };
    ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    executor.setCorePoolSize(200);
    executor.setMaxPoolSize(1000);
    executor.setKeepAliveSeconds(60);
    executor.setQueueCapacity(2000);
    executor.setRejectedExecutionHandler(rejectedExeHandler);
    return executor;
}

面试官：那一般项目线程池大小设置有什么规则吗？

大黄：
这种需要区分任务的类型，可以分为 CPU 密集型和 I/O 密集型，根据不同的任务类型，我们计算线程数的方法也不一样。
1、CPU 密集型任务。
这种任务消耗的主要是 CPU 资源，可以将线程数设置为 N（CPU 核心数）+1，比 CPU 核心数多出来的一个线程是为了防止线程偶发的缺页中断，或者其它原因导致的任务暂停而带来的影响。一旦任务暂停，CPU 就会处于空闲状态，而在这种情况下多出来的一个线程就可以充分利用 CPU 的空闲时间。
2、I/O 密集型任务
这种任务应用起来，系统会用大部分的时间来处理 I/O 交互，而线程在处理 I/O 的时间段内不会占用 CPU 来处理，这时就可以将 CPU 交出给其它线程使用。因此在 I/O 密集型任务的应用中，我们可以多配置一些线程，具体的计算方法是 2N。