怎麼才算掌握了JDK中的執行緒池
JDK併發包下面的執行緒池是面試中經常被考查的點，之前我寫過一篇ThreadPoolExecutor原始碼分析的文章。因為篇幅有限當時沒說面試中常見的考查點和哪些點是應該掌握。那篇文章著實有點長，更合適用電腦看，結合原始碼看。今天，我來談談自己覺得ThreadPoolExecutor哪些點是應該掌握的，這些點應該掌握的點正是面試中經常被問的東西。現在丟擲幾個問題，如果你都能答上來，可以不用往下面看啦。
1、ThreadPoolExecutor中常用引數有哪些，作用是什麼？任務提交後，ThreadPoolExecutor會按照什麼策略去建立執行緒用於執行提交任務？
2、ThreadPoolExecutor有哪些狀態，狀態之間流轉是什麼樣子的？
3、ThreadPoolExecutor中的執行緒哪個時間點被建立？是任務提交後嗎？可以在任務提交前建立嗎？
4、ThreadPoolExecutor中建立的執行緒哪個時間被啟動？
5、ThreadPoolExecutor竟然是執行緒池那麼他是如何做到重複利用執行緒的？
6、ThreadPoolExecutor中建立的同一個執行緒同一時刻能執行多個任務嗎？如果不能是通過什麼機制保證ThreadPoolExecutor中的同一個執行緒只能執行完一個任務，才會機會去執行另一個任務？
7、ThreadPoolExecutor中關閒執行緒池的方法shutdown與shutdownNow的區別是什麼？
8、通過submit方法向ThreadPoolExecutor提交任務後，當所有的任務都執行完後不呼叫shutdown或shutdownNow方法會有問題嗎？
9、ThreadPoolExecutor有沒有提供擴充套件點，方便在任務執行前或執行後做一些事情？
如果回答的上就pass吧，哈哈
1、ThreadPoolExecutor引數有哪些與建立執行緒策略？
ThreadPoolExecutor引數
1、corePoolSize
執行緒池中的核心執行緒數
2、maximumPoolSize
執行緒池中的最大執行緒數
3、keepAliveTime
當執行緒池中執行緒數量超過corePoolSize時，允許等待多長時間從workQueue中拿任務
4、unit
keepAliveTime對應的時間單位，為TimeUnit類。
5、workQueue
阻塞佇列，當執行緒池中執行緒數超過corePoolSize時，用於儲存提交的任務。
6、threadFactory
執行緒池採用，該執行緒工廠建立執行緒池中的執行緒。
7、handler
為RejectedExecutionHandler，當執行緒線中執行緒超過maximumPoolSize時採用的，拒絕執行處理器。
建立執行緒策略WX20190110-083109@2x.png
簡單介紹一下，一個任務提交給執行緒池後，執行緒池建立執行緒來執行提交任務的流程。
1、當提交任務時執行緒池中的來用執行任務的執行緒數小於corePoolSize（核心執行緒數），則執行緒池利用ThreadFacory（執行緒工廠）建立執行緒用於執行提交的任務。否則執行第二2步。
2、當提交任務時執行緒池中的來用執行任務的執行緒數大於corePoolSize（核心執行緒數），但workQueue沒有滿，則執行緒池會將提交的任務先儲存在workQueue（工作佇列），等待執行緒池中的執行緒執行完其它已提交任務後會迴圈從workQueue中取出任務執行。否則執行第3步。
3、當提交任務時執行緒池中的來用執行任務大於corePoolSize（核心執行緒數），且workQueu已滿，但沒有超過maximunPoolSize（最大執行緒數），則執行緒池利用ThreadFacory（執行緒工廠）建立執行緒用於執行提交的任務。否則執行4。
4、當提交任務時執行緒池中的來用執行任務大於maximunPoolSize，執行執行緒池中配置的拒絕策略（RejectedExecutionHanlder）。
所以在設定ThreadPoolExecutor的引數時一定要特別小心，不建議採用很大的ArrayBlockQueue或不限大小的LinkedBlockQueue，同時corePoolSize也不應該設定過大。CUP密集的任務的話可以設定小一點(CUP資料+1這種)避免不必要的上下文切換；而對於IO密集的任務則corePoolSize則可以設定的大一點，可以避免長時間IO等待而CUP卻空閒。threadFactory建議採用自己定義的，讓其建立的執行緒容易區分，方便問題定位。
2、執行緒池有哪些狀態，狀態之間流轉是什麼樣子的？
1、RUNNING:執行中，接收新的任務或處理佇列中的任務。
2、SHUTDOWN:關閉，不再接收新的任務，但會處理佇列中的任務值為0。
3、STOP:停止，不再接收新的任務，也不處理佇列中的任務，並中斷正在處理的任務。
4、TIDYING:所有任務已結束佇列大小為0，轉變TIDYING狀態的執行緒將會執行terminated()方法。
5、TERMINATED:結束terminated()已被執行完。
狀態流程如下圖：
3、池程池中的執行緒哪個時間點被建立？
ThreadPoolExecutor中的執行緒哪個時間點被建立？是任務提交後嗎？可以在任務提交前建立嗎？
一般在任務被提交後，執行緒池會利用執行緒工廠去建立執行緒，但當執行緒池中執行緒數已為corePoolSize時或maxmumPoolSize時不會。可以在任務提交前通過prestartCoreThread方法或prestartAllCoreThreads方法預先建立核心執行緒。具體可以參考這下這個圖：
在我之前的文章中有分析。
4、ThreadPoolExecutor中建立的執行緒哪個時間被啟動？
執行緒池中執行緒實現是在addWorker方法中被建立的，詳見之前文章中addWorker方法分析。建立後完，該執行緒就被啟動。執行緒池中被建立的執行緒被封裝到了Worker物件中，而Worker類又實現了Runnable介面，執行緒池中的執行緒又引用了worker。當執行緒被start後實際就有機會等待作業系統排程執行Worker類的run方法。
Worker(Runnable firstTask) {
setState(-1);
this.firstTask = firstTask;
//建立的執行緒引用了
worker this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}
複製程式碼5、ThreadPoolExecutor竟然是執行緒池那麼他是如何做到重複利用執行緒的？
一旦執行緒池通過ThreadFactory建立好執行緒後，就會將建立的執行緒封裝到了Worker物件中，同時啟動該執行緒。新建立的執行緒會執行剛提交的任務，同時會不斷地從workerQueue中取出任務執行。執行緒池的執行緒複用正是通過不斷地從workerQueue中取出任務來執行達到的。原始碼分析見runWorkers方法分析。
6、ThreadPoolExecutor中建立的同一個執行緒同一時刻能執行多個任務嗎？
同時一時刻不能執行多個任務，只有一個任務執行完時才能去執行另一個任務。上面說到執行緒池中通過ThreadFacory建立的執行緒最後會被封裝到Worker中，而該執行緒又引用了Worker，start執行緒後，任務其實是在Worker中的run方法中被執行，最終run又將任務執行代理給ThreadPoolExecutor的runWorker方法。
private final class Worker extends AbstractQueuedSynchronizerimplements Runnable {
...
}
複製程式碼Worder一方面實現了Runnable，另一方面又繼承了AQS。通過實現AQS，Worker具有了排它鎖的語義，每次在執行提交任務時都會先lock操作，執行完任務後再做unlock操作。正是這個加鎖與解鎖的操作，保證了同一個執行緒要執行完當前任務才有機再去執行另一個任務。
7、ThreadPoolExecutor中關閒執行緒池的方法shutdown與shutdownNow的區別是什麼？
shutdown方法是將執行緒池的狀態設定為SHUTDOWN，此時新任務不能被提交（提交會丟擲異常），workerQueue的任務會被繼續執行，同時執行緒池會向那些空閒的執行緒發出中斷訊號。空閒的執行緒實際就不沒在執行任務的執行緒。如何被封裝在worker裡的執行緒能加鎖，這裡這個執行緒實現會就空閒的。下面是向空閒的執行緒發出中斷訊號原始碼。
private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
for (Worker w : workers) {
Thread t = w.thread;
//w.tryLock()用於加鎖，看執行緒是否在執行任務
if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
try {
t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {
} finally {
w.unlock();
}
}
if (onlyOne) break;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
複製程式碼shutdownNow方法是將執行緒池的狀態設定為STOP，此時新任務不能被提交（提交會丟擲異常），執行緒池中所有執行緒都會收到中斷的訊號。具體執行緒會作出什麼響應，要看情況，如果執行緒因為呼叫了Object的wait、join方法或是自身的sleep方法而阻塞，那麼中斷狀態會被清除，同時丟擲InterruptedException。其它情況可以參考Thread.interrupt方法的說明。shutdownNow方法向所有執行緒發出中斷資訊原始碼如下：
private void interruptWorkers() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
//加鎖操作保證中斷過程中不會新woker被建立
mainLock.lock();
try {
for (Worker w : workers)
w.interruptIfStarted();
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
複製程式碼8、通過submit方法向ThreadPoolExecutor提交任務後，當所有的任務都執行完後不呼叫shutdown或shutdownNow方法會有問題嗎？
如果沒指核心執行緒允許超時將會有問題。核心執行緒允許超時是指在從wokerQueue中獲取任務時，採用的阻塞的獲取方式等待任務到來，還是通過設定超時的方式從同步阻塞佇列中獲取任務。即是通通過BlockingQueue的poll方法獲取任務還是take方法獲取任務。可參考之前的原始碼分析中的getTask方法分析。如果不呼叫shutdown或shutdownNow方法，核心執行緒由於在getTask方法呼叫BlockingQueue.take方法獲取任務而處於一直被阻塞掛起狀態。核心執行緒將永遠處於Blocking的狀態，導致記憶體洩漏，主執行緒也無法退出，除非強制kill。試著執行如下程式會發現，程式無法退出。
public class Test {
public static void main(String args[]) {
ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(3, 3,10L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10));
executorService.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("thread name " + Thread.currentThread().getName()); }
});
}
}
複製程式碼所在在使用執行緒池時一定要記得根本具體場景呼叫shutdown或shutdownNow方法關閉執行緒池。shutdown方法適用於提交任務都要被執行完的場景，shutdownNow方法適用於不關心提交任務是否執行完的場景。
9、ThreadPoolExecutor有沒有提供擴充套件點，方便在任務執行前或執行後做一些事情？
執行緒池提供了三個擴充套件點，分別是提交任務的run方法或是call方法被呼叫前與被調後，即beforeExecutor與afaterExecutor方法；另外一個擴充套件點是執行緒池的狀態從TIDYING狀態流轉為TERMINATED狀態時terminated方法會被呼叫。
總結
本來只是想寫一點點，寫著寫著就發現又有點長。這篇主要是介紹了ThreadPoolExecutor中個人認為比較重要點，同時也是把ThreadPoolExecutor再梳理一下發現自己之前理解有偏差的地方。最後歡迎拍磚指正，寫文章不易歡迎轉發。
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