谈谈你对 ThreadPoolExecutor 类的理解
参考回答
ThreadPoolExecutor 是 Java 中线程池的核心实现类，用于管理和调度线程任务。它通过线程复用减少了线程的频繁创建和销毁成本，同时可以控制线程的数量以及任务的执行顺序，提升了并发程序的性能。
- 核心参数：它允许我们通过配置核心线程数、最大线程数、任务队列、线程空闲时间等来灵活地管理线程池的行为。
- 任务处理流程：当有任务提交时，如果当前线程数小于核心线程数，会创建一个新的线程；如果核心线程都在忙碌，则将任务放入队列；当队列已满并且线程数小于最大线程数时，会创建非核心线程处理任务。
- 拒绝策略：当线程池和队列都达到上限时，
ThreadPoolExecutor提供多种拒绝策略来处理无法执行的任务。
它是 Executors 工具类创建线程池的底层实现，灵活且强大，是实际开发中非常重要的工具。
详细讲解与拓展
1. 线程池的核心参数
corePoolSize（核心线程数）：- 表示线程池中始终会保持的线程数量。即使这些线程处于空闲状态，也不会被销毁。
- 适用于处理稳定的任务流。
maximumPoolSize（最大线程数）：- 表示线程池能够容纳的最大线程数。如果任务队列已满并且当前线程数小于此值，则会创建新线程。
keepAliveTime和unit（线程空闲时间）：- 当线程池中的线程数超过核心线程数时，空闲线程在超过指定时间后会被销毁。
workQueue（任务队列）：- 用于存储等待执行的任务。有以下几种常用类型：
- 无界队列（
LinkedBlockingQueue）：适合任务量多但不会暴增的场景。 - 有界队列（
ArrayBlockingQueue）：限制任务数量，避免资源耗尽。 - 优先级队列（
PriorityBlockingQueue）：任务按照优先级排序。
- 无界队列（
- 用于存储等待执行的任务。有以下几种常用类型：
threadFactory（线程工厂）：- 用于自定义线程创建方式，例如设置线程名称、优先级等。
handler（拒绝策略）：- 当线程池和队列都已满时，如何处理被拒绝的任务。常用策略：
- AbortPolicy：抛出
RejectedExecutionException。 - CallerRunsPolicy：由调用线程执行任务。
- DiscardPolicy：直接丢弃任务。
- DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最早的任务。
- AbortPolicy：抛出
- 当线程池和队列都已满时，如何处理被拒绝的任务。常用策略：
2. 工作流程
以下是任务在 ThreadPoolExecutor 中的执行流程：
- 核心线程处理：
- 如果线程数小于
corePoolSize，创建新线程处理任务。
- 任务进入队列：
- 当线程数达到
corePoolSize，任务被放入workQueue。
- 非核心线程处理：
- 如果队列已满，并且线程数小于
maximumPoolSize，创建新线程。
- 拒绝策略：
- 如果线程数达到
maximumPoolSize且队列已满，执行拒绝策略。
3. 示例代码
基本使用：创建线程池
import java.util.concurrent.*;
public class ThreadPoolExecutorExample {
public static void main(String[] args) {
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
2, // 核心线程数
4, // 最大线程数
60, TimeUnit.SECONDS, // 非核心线程的存活时间
new LinkedBlockingQueue<>(2), // 任务队列
Executors.defaultThreadFactory(), // 默认线程工厂
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 拒绝策略
);
// 提交任务
for (int i = 1; i <= 8; i++) {
final int taskId = i;
executor.execute(() -> {
System.out.println("Task " + taskId + " is running by " + Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(2000); // 模拟任务执行
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
executor.shutdown(); // 关闭线程池
}
}
输出示例：
Task 1 is running by pool-1-thread-1
Task 2 is running by pool-1-thread-2
Task 3 is running by pool-1-thread-1
Task 4 is running by pool-1-thread-2
Task 5 is running by pool-1-thread-3
Task 6 is running by pool-1-thread-4
Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task 7 rejected
4. 重难点讲解
- 为什么需要线程池？
- 创建线程开销大，频繁创建和销毁线程会浪费系统资源。
- 线程池通过复用线程和控制并发，提升程序性能。
- 任务队列的类型选择
- 无界队列：可以无限存放任务，适用于任务执行速度远快于提交速度的场景。
- 有界队列：避免任务积压过多导致内存溢出，适合任务提交速度接近处理速度的场景。
- 优先级队列：需要按任务优先级调度的场景。
- 拒绝策略的选择
AbortPolicy：适用于重要任务，不能丢失。CallerRunsPolicy：适用于客户端可以直接执行任务的场景。DiscardPolicy：适用于可以容忍任务丢失的场景。DiscardOldestPolicy：适用于需要丢弃过期任务的场景。
- 动态调整线程池参数
- 通过
ThreadPoolExecutor的setCorePoolSize和setMaximumPoolSize方法，可以动态调整线程池的核心线程数和最大线程数。
- 通过
5. 扩展：线程池常见问题
- 任务队列积压
- 如果任务提交速度超过处理速度，可能导致队列积压或内存溢出。
- 解决办法：优化任务执行速度，限制任务提交速率，或使用合适的队列。
- 线程数设置不当
- 核心线程数过大可能导致线程竞争，过小会降低并发性能。
- 经验公式：
- CPU 密集型任务：线程数 ≈ CPU 核心数。
- I/O 密集型任务：线程数 ≈ 核心数 × 2。
- 任务拒绝处理
- 提交过多任务时，可能触发拒绝策略导致任务丢失。
- 解决办法：调整队列大小或最大线程数，选择合适的拒绝策略。
总结
- ThreadPoolExecutor 是 Java 并发编程中管理线程的核心工具，通过灵活的参数配置，适配不同的任务和并发场景。
- 常用参数：核心线程数、最大线程数、任务队列和拒绝策略是线程池配置的关键。
- 注意事项：合理选择任务队列类型、线程数、和拒绝策略，可以避免常见的线程池问题，提高系统的稳定性和性能。