这些面试中经常被问到的线程池问题你都能回答的上来吗？

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作者：Real_man
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想要进阶自己的开发水平，JDK源码中一些优秀的设计必须要经常学习，哪怕不学习，应对面试的时候，还是要能够应对几招，代表自己对这些东西还是有所了解。

而线程池的源码，这块更是面试中经常被问到的东西，先试着列几个问题，看看自己对线程池的掌握程度：

创建线程池的参数有哪些，分别代表什么意思？

为什么阿里要求不能直接使用Executors工具类创建线程池？

线程池线程的数量如何配置？

一般线程池提交任务，执行任务的过程？

线程池中ctl属性的作用是什么？

线程池的状态有哪些？在什么时候下会出现？

一般线程池中有哪些未实现的空方法，可以用做线程池的扩展？

线程池中每一个具体的worker线程什么时候开始执行？执行的过程是什么？

核心线程与非核心线程在线程池中是怎么区分的？

线程池中的那个方法可以提前创建核心线程？

什么情况下worker线程会退出？

核心线程会不会退出？

由于程序异常导致的退出和线程池内部机制导致的退出有什么区别？

线程池shutdown与shutdownNow有什么区别？

对上面问题都已经了如指掌的大佬，联系我，让我表达对你的膜拜… 以上问题相对来说并不是很难，只要有认真看线程池源码，都可以找到答案。然后以后有人再问你线程池相关问题时，就可以拿出来说自己对线程池的理解，来聊聊吧…

常见问题

使用线程池有哪些好处？

首先在开发的过程中，为什么需要线程池呢？给我们带来了那些好处

提高系统的响应速度

如果每次多线程操作都创建一个线程，会浪费时间和消耗系统资源，而线程池可以减少这些操作

可以对多个线程进行统一管理，统一调度，提高线程池的可管理性

创建线程池的参数有哪些？

线程池是怎么创建的呢？一个是使用Executors，另外就是手动创建线程池，要了解其每个参数的含义。Executors创建线程池的话，要不就是对线程的数量没有控制，如CachedThreadPool，要不就是是无界队列，如FixedThreadPool。对线程池数量和队列大小没有限制的话，容易导致OOM异常。所以我们要自己手动创建线程池：

corePoolSize：核心线程数量，默认情况下每提交一个任务就会创建一个核心线程，直到核心线程的数量等于corePoolSize就不再创建。线程池提供了两个方法可以提前创建核心线程，prestartAllCoreThreads()提前创建所有的核心线程，prestartCoreThread，提前创建一个核心线程

maximumPoolSize：线程池允许创建的最大线程数。只有当线程池队列满的时候才会创建

keepAliveTime：线程池空闲状态可以等待的时间，默认对非核心线程生效，但是设置allowCoreThreadTimeOut的话对核心线程也生效

unit：保活时间的单位，创建线程池的时候，keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime)

workQueue：任务队列，用于保持或等待执行的任务阻塞队列。BlockingQueue的实现类即可，有无界队列和有界队列

ArrayBlockingQueue: 基于数组结构的有界队列，此队列按FIFO原则对元素进行排序

LinkedBlockingQueue: 基于链表的阻塞队列，FIFO原则，吞吐量通常高于ArrayBlockingQueue.

SynchronousQueue: 不存储元素的阻塞队列。每个插入必须要等到另一个线程调用移除操作。

PriorityBlockingQueue: 具有优先级的无阻塞队列

threadFactory：用于设置创建线程的工厂。

handler：拒绝策略，当队列线程池都满了，必须采用一种策略来处理还要提交的任务。在实际应用中，我们可以将信息记录到日志，来分析系统的负载和任务丢失情况JDK中提供了4种策略：

AbortPolicy: 直接抛出异常

CallerRunsPolicy: 只用调用者所在的线程来运行任务

DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的一个人任务，并执行当前任务。

DiscardPolicy: 直接丢弃新进来的任务

线程池提交任务的过程？

可以使用两个方法执行任务：

1.execute() 提交不需要返回值的任务，无法判断是否执行成功，具体步骤上面我们有分析

2.submit() 提交有返回值的任务，该方法返回一个future的对象，通过future对象可以判断任务是否执行成功。future的get方法会阻塞当前线程直到任务完成。

submit内部使用RunnableFuture对任务进行封装

整体分为三个步骤：

判断当前线程数是否小于corePoolSize，如果小于，则新建核心线程，不管核心线程是否处于空闲状态

核心线程创建满之后，后续的任务添加到workQueue中如果workQueue满了，则开始创建非核心线程直到线程的总数为maximumPoolSize

当非核心线程数也满了，队列也满了的时候，执行拒绝策略

中间会有一些对当前线程池的检查操作。

线程池数量如何配置？

任务性质：CPU密集，IO密集，和混合密集

任务执行时间：长，中，低

任务优先级：高，中，低

任务的依赖性：是否依赖其它资源，如数据库连接

在代码中可以通过：Runtime.getRuntime().availableProcessors();获取CPU数量。线程数计算公式：

N=CPU数量U=目标CPU使用率，0<=U<=1W/C=等待(wait)时间与计算(compute)时间的比率线程池数量=N*U*(1+W/C)

不过最简单的线程数指定方式，不需要公式的话：

CPU密集型，创建线程数为CPU核数 + 1

IO密集型，线程数最好为CPU核数 * n，耗时越久，分配线程数多一些

线程池的状态有哪些？

线程池的状态主要通过ctl属性来控制，通过ctl可以计算出：

当前线程池状态

当前线程的数量

计算规则主要是利用了按位操作：

11100000000000000000000000000000RUNNING00000000000000000000000000000000SHUTDOWN00100000000000000000000000000000STOP01000000000000000000000000000000TYDYING01100000000000000000000000000000TERMINATED11100000000000000000000000000000ctl初始值11100000000000000000000000000000~CAPACITYprivatestaticintrunStateOf(intc){returnc&~CAPACITY;}11100000000000000000000000000000ctl初始值00011111111111111111111111111111CAPACITYprivatestaticintworkerCountOf(intc){returnc&CAPACITY;}privatestaticintctlOf(intrs,intwc){returnrs|wc;}

RUNNING：运行状态，接受新任务，持续处理任务队列里的任务。

SHUTDOWN：调用shutdown()方法会进入此状态，不再接受新任务，但要处理任务队列里的任务

STOP：调用shutdownNow()方法，不再接受新任务，不再处理任务队列里的任务，中断正在进行中的任务

TIDYING：表示线程池正在停止运作，中止所有任务，销毁所有工作线程。

TERMINATED：表示线程池已停止运作，所有工作线程已被销毁，所有任务已被清空或执行完毕

privatefinalAtomicIntegerctl=newAtomicInteger(ctlOf(RUNNING,0));privatestaticfinalintCOUNT_BITS=Integer.SIZE-3;privatestaticfinalintCAPACITY=(1<<COUNT_BITS)-1;//runStateisstoredinthehigh-orderbitsprivatestaticfinalintRUNNING=-1<<COUNT_BITS;privatestaticfinalintSHUTDOWN=0<<COUNT_BITS;privatestaticfinalintSTOP=1<<COUNT_BITS;privatestaticfinalintTIDYING=2<<COUNT_BITS;privatestaticfinalintTERMINATED=3<<COUNT_BITS;

关于TIDYING和TERMINATED主要有一块代码区，可以看出来TIDYING状态紧接着就是TERMINATED。

if(pareAndSet(c,ctlOf(TIDYING,0))){try{//默认是空方法terminated();}finally{ctl.set(ctlOf(TERMINATED,0));termination.signalAll();}return;}

线程池提供的扩展方法有哪些？

默认有三个扩展方法，可以用来做一些线程池运行状态统计，监控：

protectedvoidbeforeExecute(Threadt,Runnabler){}//task.run方法之前执行protectedvoidafterExecute(Runnabler,Throwablet){}//task执行完之后，不管有没有异常都会执行protectedvoidterminated(){}

默认线程池也提供了几个相关的可监控属性：

taskCount: 线程池需要执行的任务数量

completedTaskCount: 已经完成的任务数量

largestPoolSize: 线程池中曾经创建的最大的线程数量

getPoolSize: 线程池的线程数量

getActiveCount: 活动的线程数

线程池中的Worker线程执行的过程？

Worker类实现了Runnable方法，在成功创建Worker线程后就会调用其start方法。

w=newWorker(firstTask);finalThreadt=w.thread;//理解为w.thread=newThread(w)if(workerAdded){t.start();workerStarted=true;}Worker(RunnablefirstTask){setState(-1);//inhibitinterruptsuntilrunWorkerthis.firstTask=firstTask;this.thread=getThreadFactory().newThread(this);}

Worker线程运行时执行runWorker方法，里面主要事情：

如果构造Worker的时候，指定了firstTask，那么首先执行firstTask，否则从队列中获取任务

Worker线程会循环的getTask()，然后去执行任务

如果getTask()为空，那么worker线程就会退出

在任务执行前后，可以自定义扩展beforeExecute与afterExecute方法

如果检测到线程池为STOP状态，并且线程还没有被中断过的话，进行中断处理

简单来说就是不断的从任务队列中取任务，如果取不到，那么就退出当前的线程，取到任务就执行任务。

finalvoidrunWorker(Workerw){Threadwt=Thread.currentThread();Runnabletask=w.firstTask;w.firstTask=null;w.unlock();//allowinterrupts//代表着Worker是否因为用户的程序有问题导致的死亡booleancompletedAbruptly=true;try{while(task!=null||(task=getTask())!=null){w.lock();//Ifpoolisstopping,ensurethreadisinterrupted;//ifnot,ensurethreadisnotinterrupted.This//requiresarecheckinsecondcasetodealwith//shutdownNowracewhileclearinginterruptif((runStateAtLeast(ctl.get(),STOP)||(Thread.interrupted()&&runStateAtLeast(ctl.get(),STOP)))&&!wt.isInterrupted())wt.interrupt();try{beforeExecute(wt,task);Throwablethrown=null;try{task.run();}catch(Exceptionx){//...不同的异常处理}finally{afterExecute(task,thrown);}}finally{task=null;pletedTasks++;w.unlock();}}completedAbruptly=false;}finally{processWorkerExit(w,completedAbruptly);}}

线程池如何区分核心线程与非核心线程？

实际上内部在创建线程时，并没有给线程做标记，因此无法区分核心线程与非核心线程。可以看出addWorker()方法。

但是为什么可以保持核心线程一直不被销毁呢？

其内部主要根据当前线程的数量来处理。也可以理解为，只要当前的worker线程数小于配置的corePoolSize，那么这些线程都是核心线程。线程池根据当前线程池的数量来判断要不要退出线程，而不是根据是否核心线程

核心线程能否被退出？

上面一个问题我们说到了内部其实不区分核心线程与非核心线程的，只是根据数量来判断是否退出线程，但是线程是如何退出的，又是如何一直处于保活状态呢？

如果配置了allowCoreThreadTimeOut，代表核心线程在配置的keepAliveTime时间内没获取到任务，会执行退出操作。也就是尽管当前线程数量小于corePoolSize也会执行退出线程操作。

workQueue.take()方法会一直阻塞当前的队列直到有任务的出现，因此如果执行的是take方法，那么当前的线程就不会退出。想要退出当前的线程，有几个条件：

当前的worker数量大于maximumPoolSize的worker数量。

线程池当前处于STOP状态，即shutdownNow

线程池处于SHUTDOWN状态，并且当前的队列为空

worker线程等待task超时了，并且当前的worker线程配置为可以被退出。timed=true

allowCoreThreadTimeOut配置为true

线程数量大于核心线程数

如何提前创建核心线程数？

上面提到了，有两个方法：

prestartAllCoreThreads()提前创建所有的核心线程

prestartCoreThread，提前创建一个核心线程，如果当前线程数量大于corePoolSize，则不创建

线程池异常退出与自动退出的区别？

如果线程是由于程序异常导致的退出，那么completedAbruptly为true，如下代码会再新建一个Worker线程。

如果线程是系统自动退出，即completedAbruptly为false的话，会根据配置判断当前可以允许的最小核心线程数量

配置allowCoreThreadTimeOut为true的话，最小核心线程数可以为0。

默认情况下最小线程数为corePoolSize

intc=ctl.get();if(runStateLessThan(c,STOP)){if(!completedAbruptly){intmin=allowCoreThreadTimeOut?0:corePoolSize;if(min==0&&!workQueue.isEmpty())min=1;if(workerCountOf(c)>=min)return;//replacementnotneeded}addWorker(null,false);}