描述线程池的工作流程及其任务调度策略。

八股文_Java并发基础题 0 4

参考回答

线程池的工作流程主要分为以下几个阶段：

任务提交：
- 通过 execute() 或 submit() 方法提交任务到线程池。
线程分配与任务队列：
- 如果当前运行的线程数小于核心线程数（corePoolSize），创建一个新的线程来执行任务。
- 如果核心线程数已满，则将任务加入队列等待。
- 如果队列也满了，并且线程数小于最大线程数（maximumPoolSize），则创建一个非核心线程来执行任务。
拒绝任务：
- 当线程数达到最大线程数并且队列也满时，线程池会根据拒绝策略决定如何处理任务，例如丢弃任务、抛出异常或回退到调用线程。
任务执行与线程复用：
- 线程从任务队列中获取任务执行，执行完成后不会被销毁，而是继续等待新的任务。
线程回收：
- 如果线程数超过核心线程数（非核心线程）并且这些线程在 keepAliveTime 内没有执行任务，会被回收以释放资源。

详细讲解与拓展

1. 工作流程图解

线程池的工作流程可以分解为以下步骤：

提交任务
- 用户提交任务到线程池（execute() 或 submit()）。
- 任务可以是实现了 Runnable 或 Callable 接口的对象。
核心线程处理
- 如果当前运行线程数小于核心线程数（corePoolSize），线程池直接创建一个新的线程来执行任务。
任务进入队列
- 当线程数达到核心线程数时，新提交的任务会被加入到任务队列中等待。
非核心线程处理
- 如果任务队列满了，并且线程数小于最大线程数（maximumPoolSize），线程池会创建新的非核心线程来执行任务。
任务拒绝处理
- 如果线程数达到最大线程数并且任务队列也满，线程池会执行拒绝策略。
线程销毁
- 非核心线程如果在 keepAliveTime 时间内没有任务执行，会被销毁以释放资源。

2. 任务调度策略

任务的调度策略主要由以下几个组件决定：

核心线程数（corePoolSize）
- 保证线程池中有足够的核心线程来处理任务。
- 即使这些线程处于空闲状态，也不会被销毁。
任务队列（BlockingQueue）
- 用于存放等待执行的任务，常见类型包括：
  - 无界队列（LinkedBlockingQueue）：队列大小不限，适合任务执行速度远快于提交速度的场景。
  - 有界队列（ArrayBlockingQueue）：限制队列大小，适合需要控制任务数量的场景。
  - 优先级队列（PriorityBlockingQueue）：任务按照优先级排序，优先级高的任务优先被执行。
最大线程数（maximumPoolSize）
- 决定线程池中最多能创建的线程数量。
- 适合任务高峰时临时扩展线程池容量。
拒绝策略（RejectedExecutionHandler）
- 当线程池和任务队列都已满时，用来处理无法执行的任务：
  - AbortPolicy：抛出异常（默认策略）。
  - CallerRunsPolicy：由提交任务的线程直接执行任务。
  - DiscardPolicy：丢弃任务，不抛出异常。
  - DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务。

3. 示例代码

工作流程的实现示例：

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadPoolWorkflow {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程池
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                2,                           // 核心线程数
                4,                           // 最大线程数
                60, TimeUnit.SECONDS,        // 非核心线程存活时间
                new ArrayBlockingQueue<>(2), // 有界任务队列
                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(3000); // 模拟任务执行
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

输出分析：

核心线程数为 2，最大线程数为 4，任务队列容量为 2。
前 4 个任务由核心线程和任务队列处理。
第 5 和第 6 个任务会触发非核心线程创建。
第 7 和第 8 个任务因线程池和队列已满而触发拒绝策略。

4. 线程池的调优

线程数配置
- CPU 密集型任务：线程数应等于 CPU 核心数，避免过多线程争抢 CPU 资源。
- I/O 密集型任务：线程数应略多于核心数（通常为核心数的 2 倍），以弥补 I/O 等待时间。
任务队列配置
- 无界队列：适合任务量不确定，但任务执行时间短的场景。
- 有界队列：适合需要限制任务数量，防止资源耗尽的场景。
拒绝策略选择
- 重要任务：使用 CallerRunsPolicy 或自定义策略，确保任务不会丢失。
- 非关键任务：使用 DiscardPolicy 或 DiscardOldestPolicy 丢弃任务。
监控和调试
- 使用 getPoolSize()、getActiveCount() 和 getQueue().size() 方法监控线程池状态。
- 定期调整核心线程数和队列大小，优化线程池性能。

总结

工作流程：ThreadPoolExecutor 通过核心线程数、任务队列、非核心线程以及拒绝策略来调度任务。
任务调度策略：基于线程数、队列类型和拒绝策略决定任务执行的顺序和方式。
调优建议：根据任务类型配置合适的线程数和队列大小，并选择合适的拒绝策略，避免资源浪费和任务丢失。

参考回答

详细讲解与拓展

1. 工作流程图解

2. 任务调度策略

3. 示例代码

4. 线程池的调优

总结

发表评论 取消回复

发表评论取消回复