线程池面试题灵魂三问

1、日常工作中有用到线程池吗？什么是线程池？为什么要使用线程池？

计算机发展到现在，摩尔定律在现有工艺水平下已经遇到难以突破的物理瓶颈，通过多核CPU并行计算来提升服务器的性能已经成为主流，随之出现了多线程技术。

线程作为操作系统宝贵的资源，对它的使用需要进行管理控制，线程池就是采用池化思想（类似于连接池、常量池等）管理线程的工具。

Java的JUC包给我们提供了ThreadPoolExecutor体系类来帮助我们更加方便的管理线程、并行执行任务。

使用线程池的好处：

1、降低资源消耗。降低频繁创建、销毁线程带来的额外的开销，复用已经创建的线程。

2、降低使用复杂度。将任务的提交和执行进行解耦，我们只需要创建一个线程池，然后往里面提交任务即可，具体的执行流程由线程池自己管理，降低使用复杂度。

3、提高线程可管理性。能安全有效的管理线程资源，避免不加限制无限申请造成资源耗尽风险。

4、提高响应速度。任务到达后，直接复用已经创建好的线程执行。

线程池的使用场景简单的有：

1、快速响应用户需求，响应速度优先。比如一个用户请求，需要通过调用RPC调用好几个服务去获取数据然后聚合返回，此场景就可以用线程池进行调用，响应时间取决于响应最慢的那个RPC接口的耗时；又或者一个注册请求，注册完成之后要发送短信、邮件等通知，为了快速返回给用户信息，可以将该通知操作丢到线程池里异步执行，然后直接返回客户端成功信息，提高用户体验。

2、单位时间内处理更多请求，吞吐量优先。比如接收MQ消息，然后去调用第三方接口进行查询数据，此场景并不追求快速响应，主要利用有限的资源在单位时间内尽可能多的处理任务，可以利用队列进行任务的缓冲。

2、ThreadPoolExecutor都有哪些核心线程？

• 核心线程数（corePoolSize）
• 最大线程数（maximumPoolSize）
• 空闲线程超时时间（keepAliveTime）
• 时间单位（unit）
• 阻塞队列（workQueue）
• 拒绝策略（handler）
• 线程工厂（ThreadFactory）

execute()方法的执行流程：

1. 判断线程池的状态，如果不是RUNNING状态，直接执行拒绝策略
2. 如果当前线程数 < 核心线程池，则新建一个线程来处理提交的任务
3. 如果当前线程数 > 核心线程数且任务队列没满，则将任务放入阻塞队列等待执行
4. 如果 核心线程池 < 当前线程池数 < 最大线程数，且任务队列已满，则创建新的线程执行提交的任务
5. 如果当前线程数 > 最大线程数，且队列已满，则执行拒绝策略拒绝该任务
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这个执行流程是JUC标准线程池提供的执行流程，主要用在CPU密集型场景下。

像Tomcat、Dubbo这类框架，它们内部的线程池主要用来处理网络IO任务的，所以它们都对JUC线程池的执行流程进行了调整来支持IO密集型场景使用。

它们提供了阻塞队列TaskQueue，该队列继承LinkedBlockingQueue，重写了offer()方法来实现执行流程的调整。

	@Override
    public boolean offer(Runnable o) {
        //we can't do any checks
        if (parent==null) return super.offer(o);
        //we are maxed out on threads, simply queue the object
        if (parent.getPoolSize() == parent.getMaximumPoolSize()) return super.offer(o);
        //we have idle threads, just add it to the queue
        if (parent.getSubmittedCount()<=(parent.getPoolSize())) return super.offer(o);
        //if we have less threads than maximum force creation of a new thread
        if (parent.getPoolSize()<parent.getMaximumPoolSize()) return false;
        //if we reached here, we need to add it to the queue
        return super.offer(o);
    }
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这里的parent就是所属的线程池对象

1、如果 parent 为 null，直接调用父类 offer 方法入队
2、如果当前线程数等于最大线程数，则直接调用父类 offer()方法入队
3、如果当前未执行的任务数量小于等于当前线程数，仔细思考下，是不是说明有空闲的线程呢，那么直接调用父类 offer() 入队后就马上有线程去执行它
4、如果当前线程数小于最大线程数量，则直接返回 false，然后回到 JUC 线程池的执行流程回想下，是不是就去添加新线程去执行任务了呢
5、其他情况都直接入队
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可以看出当当前线程数大于核心线程数时，JUC 原生线程池首先是把任务放到队列里等待执行，而不是先创建线程执行。

如果 Tomcat 接收的请求数量大于核心线程数，请求就会被放到队列中，等待核心线程处理，这样会降低请求的总体响应速度。

所以 Tomcat并没有使用 JUC 原生线程池，利用 TaskQueue 的 offer() 方法巧妙的修改了 JUC 线程池的执行流程，改写后 Tomcat 线程池执行流程如下：

1、判断如果当前线程数小于核心线程池，则新建一个线程来处理提交的任务
2、如果当前当前线程池数大于核心线程池，小于最大线程数，则创建新的线程执行提交的任务
3、如果当前线程数等于最大线程数，则将任务放入任务队列等待执行
4、如果队列已满，则执行拒绝策略
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线程池的 Worker 线程模型，继承 AQS 实现了锁机制（空闲时可以响应中断，在执行任务时不可被中断）。线程启动后执行 runWorker() 方法，runWorker() 方法中调用 getTask() 方法从阻塞队列中获取任务，获取到任务后先执行 beforeExecute() 钩子函数，再执行任务，然后再执行 afterExecute() 钩子函数。若超时获取不到任务会调用 processWorkerExit() 方法执行 Worker 线程的清理工作。

3、什么是阻塞队列？说说常用的阻塞队列？

阻塞队列BlockingQueue继承Queue，是我们常用的基本数据结构队列的一种特殊类型。

当从阻塞队列中获取数据时，如果队列为空，则等待直到队列有元素存入。当阻塞队列中存入元素时，如果队列已满，则等待队列中直到有元素被移除。提供队列常用方法offer()、put()、take()、poll()等方法。

JDK提供的阻塞队列的实现有以下几种：

（1）ArrayBlockingQueue：由数组实现的有界阻塞队列，该队列按照FIFO对元素进行排序。维护两个整型数组，标识队列头尾在数组中的位置，在生产者放入和消费者获取数据公用的一个锁对象（ReentrantLock，每次操作需要手动加锁和手动释放锁），意味着两者无法真正的并行运行，性能较低。

（2）LinkedBlockingQueue：由链表组成的有界阻塞队列，如果不指定大小，默认使用Integer.MAX_VALUE作为队列大小，该队列按照FIFO对元素进行排序，对生产者和消费者分别维护了独立的锁来控制数据同步，意味着该队列有着更高的并发性能。（分别使用了takeLock和putLock来维护不同的操作）

（3）SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，无容量，可以设置公平或者非公平模式，插入操作必须等待获取操作移除元素，反之亦然。

（4）PriorityBlockingQueue：支持优先队列的无界阻塞队列，默认情况下根据自然序排序，也可以指定Comparator。

（5）DelayQueue：支持延时获取元素的无界阻塞队列，创建元素时可以指定多久之后才能从队列中获取元素，常用于缓存系统或者定时任务调度系统。

（6）LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列，与LinkedBlockingQueue相比多了transfer和tryTranfer方法，该方法在有消费者等待接收元素时会立即将元素传递给消费者。

（7）LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双端阻塞队列，可以从队列的两端插入和删除元素。