JUC并发编程面试题的学习（day01）

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1.为什么使用线程池?

  • 减少新建和销毁线程的时间
  • 提高响应速度
  • 统一管理线程

线程池是用于管理线程的池子，用于对池子中的线程进行统一的管理。

在实际开发中，我们会有很多的业务需要处理，而每个业务都需要有线程去处理。如果当我们每要去处理一个业务时，就要调配一个线程去处理。在不使用线程池的情况下，我们每次处理都要新创建一个线程去处理，处理完之后就要销毁该线程，因为其他业务用不到该线程，而新建和销毁一个线程是很耗时间的。

而如果在线程池的情况下，我们将所有需要用到的线程存入这个线程池当中，当我们需要使用时就从线程池拿出一个去处理业务。而取出这个线程所耗费的时间比起新建和销毁的时间是少很多的。即一个线程处理完一个业务之后可以接着去处理其他业务，而不会被销毁。也即线程复用。而为了避免该线程接连处理业务时会影响到，因此我们需要在处理完业务之后，将线程的状态恢复到初始化的状态。

因此使用线程池可以减少新建和销毁线程的时间、提高响应速度、统一管理线程。

2.线程池的执行原理

  • 提交任务后，会先去检查线程池中的核心线程的数量
    • 如果核心线程的数量小于coreSize的话，那么就会为这个任务创建一个新的线程放入线程池当中。
    • 如果核心线程的数量等于coreSize的话，就会将其放入阻塞队列中，阻塞队列会分为两种，一种是无界队列LinkedBlockingQueue一种是有界队列ArrayBlockingQueue
      • 如果是无界队列LinkedBlockingQueue的话，LinkedBlockingQueue底层是一个链表的结构，理论上只要不超出磁盘空间就可以无限长，所以会直接放入LinkedBlockingQueue阻塞队列中，等待其他线程执行完，再去获取
      • 如果是有界队列ArrayBlockingQueue的话，ArrayBlockingQueue底层是一个数组的结构，会先去判断ArrayBlockingQueue是否还有空间，如果有空间则直接存入，如果没有空间，则会进行下一步的判断
    • 如果核心线程的数量等于coreSize的，但没有超出maximumPoolSize的大小的话，会创建新的线程来处理该任务，如果持续有新的任务到达，就会持续创建新线程直到线程数达到maximumPoolSize，这时不会接着创建。而是会直接采用拒绝策略进行处理，默认的拒绝策略是抛出一个RejectedExecutionException异常。

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3.线程池的参数有哪些?

  1. corePoolSize：核心线程的线程大小
  2. maximumPoolSize：最大的线程池大小
  3. blockingQueue：阻塞队列
  4. keepAliveTime：非核心线程完成业务逻辑之后还能接着存活的时间，时间一到就会被gc回收
  5. TimeUnit：阻塞的时间单位
  6. ThreadFactory：创建线程的工厂
  7. RejectedExecusionHandler：拒绝策略的设置

4.线程池的大小怎么设置?

  • 如果线程池太小，可能会导致业务逻辑处理不过来，会使任务堆积太多导致OOM。
  • 如果线程池太大，可能会导致各个线程抢夺资源，导致CPU上下文切换过于频繁而使性能下降。 因此线程池的大小如何设置很关键。 对于任务主要可以分为两类，一类是使用CPU资源的CPU密集型任务，另一类是需要进行IO操作的IO密集型任务。
  • 对于CPU密集型任务：我们可以将线程池的大小设置为CPU核数+1，即N+1，多出的一个可以避免线程因为io操作、等待锁等线程阻塞，而使得CPU资源闲置。
  • 对于io密集型任务：可以设置为2n

5.线程池的类型有哪些?分别的适用场景如何？

常见的线程池类型有FixedThreadPool、SingleThreadPool、CacheThreadPool、Scheduled ThreadPool。这些都是ExecutorService的实例。

  1. FixedThreadPool： 固定线程数的线程池。任何时间点，最多只有nThreads个线程处于活动状态执行任务。使用无界队列 LinkedBlockingQueue (队列容量为Integer.MAX VALUE)，运行中的线程池不会拒绝任务，即不会调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。 maxThreadPoolSize 是无效参数，故将它的值设置为与 coreThreadPoolSize 一致。 keepAliveTime 也是无效参数，设置为0L，因为此线程池里所有线程都是核心线程，核心线程不会被回收 (除非设置了executor.allowCoreThreadTimeOut(true)) 适用场景:适用于处理CPU密集型的任务，确保CPU在长期被工作线程使用的情况下，尽可能的少的分配线程，即适用执行长期的任务需要注意的是，FixedThreadPool 不会拒绝任务，在任务比较多的时候会导致 OOM。

  2. SingleThreadPool

只有一个线程的线程池。 使用无界队列 LinkedBlockingQueue。线程池只有一个运行的线程，新来的任务放入工作队列，线程处理完任务就循环从队列里获取任务执行。保证顺序的执行各个任务适用场景:适用于串行执行任务的场景，一个任务一个任务地执行。在任务比较多的时候也是会导致 OOM。 3. CacheThreadPool

根据需要创建新线程的线程池。 如果主线程提交任务的速度高于线程处理任务的速度时，CachedThreadPool 会不断创建新的线程。极端情况下，这样会导致耗尽cpu 和内存资源。 更用友有e作线样合里小池工作队列，当线程池有空闲线程时 SynchronousQueue.offer(Runnabletask) 提交的任务会被空闲线程处理，否则会创建新的线程处理任务 适用场景:用于并发执行大量短期的小任务CachedThreadPoo1 允许创建的线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量线程，从而导致 OOM。

  1. ScheduledThreadPoolExecutor

在给定的延迟后运行任务，或者定期执行任务。在实际项目中基本不会被用到，因为有其他方案选择比如 quartz 。使用的任务队列DelayQueue封装了一个PriorityQueue 会对PriorityQueue队列中的任务进行排序，时间早的任务先被执行(即 ScheduledFutureTask 的 time 变量小的先执行)，如果time相同则先提交的任务会被先执行( ScheduledFutureTask squenceNumber的变量小的先执行)

执行周期任务步骤:

Ⅰ、线程从 DelayQueue 中获取已到期的ScheduledFutureTask(DelayQueue.take()) 。到期任务是指 ScheduledFutureTask 的 time大于等于当前系统的时间

Ⅱ、执行这个 ScheduledFutureTask

Ⅲ、修改 ScheduledFutureTask 的 time 变量为下次将要被执行的时间

Ⅳ、把这个修改 time 之后的ScheduledFutureTask 放回DelayQueue 中( DelayQueue .add() )。 适用场景:周期性执行任务的场景，需要限制线程数量的场景。

小白学习JUC，将学习的过程中做的笔记与大家分享，希望得到大家的指导！！有不对不合理的地方请多多指教！！谢谢大家！！

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