## 38 线程池源码面试题 ## 引导语 线程池在日常面试中占比很大，主要是因为线程池内容涉及的知识点较广，比如涉及到队列、线程、锁等等，所以很多面试官喜欢把线程池作为问题的起点，然后延伸到其它内容，由于我们专栏已经说过队列、线程、锁面试题了，所以本章面试题还是以线程池为主。 ### 1：说说你对线程池的理解？ 答：答题思路从大到小，从全面到局部，总的可以这么说，线程池结合了锁、线程、队列等元素，在请求量较大的环境下，可以多线程的处理请求，充分的利用了系统的资源，提高了处理请求的速度，细节可以从以下几个方面阐述： 1. ThreadPoolExecutor 类结构； 2. ThreadPoolExecutor coreSize、maxSize 等重要属性； 3. Worker 的重要作用； 4. submit 的整个过程。 通过以上总分的描述，应该可以说清楚对线程池的理解了，如果是面对面面试的话，可以边说边画出线程池的整体架构图（见《ThreadPoolExecutor 源码解析》）。 ### 2：ThreadPoolExecutor、Executor、ExecutorService、Runnable、Callable、FutureTask 之间的关系？ 答：以上 6 个类可以分成两大类：一种是定义任务类，一种是执行任务类。 1. 定义任务类：Runnable、Callable、FutureTask。Runnable 是定义无返回值的任务，Callable 是定义有返回值的任务，FutureTask 是对 Runnable 和 Callable 两种任务的统一，并增加了对任务的管理功能； 2. 执行任务类：ThreadPoolExecutor、Executor、ExecutorService。Executor 定义最基本的运行接口，ExecutorService 是对其功能的补充，ThreadPoolExecutor 提供真正可运行的线程池类，三个类定义了任务的运行机制。 日常的做法都是先根据定义任务类定义出任务来，然后丢给执行任务类去执行。 ### 3：说一说队列在线程池中起的作用？ 答：作用如下： 1. 当请求数大于 coreSize 时，可以让任务在队列中排队，让线程池中的线程慢慢的消费请求，实际工作中，实际线程数不可能等于请求数，队列提供了一种机制让任务可排队，起一个缓冲区的作用； 2. 当线程消费完所有的线程后，会阻塞的从队列中拿数据，通过队列阻塞的功能，使线程不消亡，一旦队列中有数据产生后，可立马被消费。 ### 4：结合请求不断增加时，说一说线程池构造器参数的含义和表现？ 答：线程池构造器各个参数的含义如下： 1. coreSize 核心线程数； 2. maxSize 最大线程数； 3. keepAliveTime 线程空闲的最大时间； 4. queue 有多种队列可供选择，比如：1：SynchronousQueue，为了避免任务被拒绝，要求线程池的 maxSize 无界，缺点是当任务提交的速度超过消费的速度时，可能出现无限制的线程增长；2：LinkedBlockingQueue，无界队列，未消费的任务可以在队列中等待；3：ArrayBlockingQueue，有界队列，可以防止资源被耗尽； 5. 线程新建的 ThreadFactory 可以自定义，也可以使用默认的 DefaultThreadFactory，DefaultThreadFactory 创建线程时，优先级会被限制成 NORM_PRIORITY，默认会被设置成非守护线程； 6. 在 Executor 已经关闭或对最大线程和最大队列都使用饱和时，可以使用 RejectedExecutionHandler 类进行异常捕捉，有如下四种处理策略：ThreadPoolExecutor.AbortPolicy、ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy、ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy、ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy。 当请求不断增加时，各个参数起的作用如下： 1. 请求数 < coreSize：创建新的线程来处理任务； 2. coreSize <= 请求数 && 能够成功入队列：任务进入到队列中等待被消费； 3. 队列已满 && 请求数 < maxSize：创建新的线程来处理任务； 4. 队列已满 && 请求数 >= maxSize：使用 RejectedExecutionHandler 类拒绝请求。 ### 5：coreSize 和 maxSize 可以动态设置么，有没有规则限制？ 答：一般来说，coreSize 和 maxSize 在线程池初始化时就已经设定了，但我们也可以通过 setCorePoolSize、setMaximumPoolSize 方法动态的修改这两个值。 setCorePoolSize 的限制见如下源码： ``` // 如果新设置的值小于 coreSize,多余的线程在空闲时会被回收（不保证一定可以回收成功） // 如果大于 coseSize，会新创建线程 public void setCorePoolSize(int corePoolSize) { if (corePoolSize < 0) throw new IllegalArgumentException(); int delta = corePoolSize - this.corePoolSize; this.corePoolSize = corePoolSize; // 活动的线程大于新设置的核心线程数 if (workerCountOf(ctl.get()) > corePoolSize) // 尝试将可以获得锁的 worker 中断，只会循环一次 // 最后并不能保证活动的线程数一定小于核心线程数 interruptIdleWorkers(); // 设置的核心线程数大于原来的核心线程数 else if (delta > 0) { // 并不清楚应该新增多少线程，取新增核心线程数和等待队列数据的最小值，够用就好 int k = Math.min(delta, workQueue.size()); // 新增线程直到k，如果期间等待队列空了也不会再新增 while (k-- > 0 && addWorker(null, true)) { if (workQueue.isEmpty()) break; } } } ``` setMaximumPoolSize 的限制见如下源码： ``` // 如果 maxSize 大于原来的值，直接设置。 // 如果 maxSize 小于原来的值，尝试干掉一些 worker public void setMaximumPoolSize(int maximumPoolSize) { if (maximumPoolSize <= 0 || maximumPoolSize < corePoolSize) throw new IllegalArgumentException(); this.maximumPoolSize = maximumPoolSize; if (workerCountOf(ctl.get()) > maximumPoolSize) interruptIdleWorkers(); } ``` ### 6：说一说对于线程空闲回收的理解，源码中如何体现的？ 答：空闲线程回收的时机：如果线程超过 keepAliveTime 时间后，还从阻塞队列中拿不到任务（这种情况我们称为线程空闲），当前线程就会被回收，如果 allowCoreThreadTimeOut 设置成 true，core thread 也会被回收，直到还剩下一个线程为止，如果 allowCoreThreadTimeOut 设置成 false，只会回收非 core thread 的线程。 线程在任务执行完成之后，之所有没有消亡，是因为阻塞的从队列中拿任务，在 keepAliveTime 时间后都没有拿到任务的话，就会打断阻塞，线程直接返回，线程的生命周期就结束了，JVM 会回收掉该线程对象，所以我们说的线程回收源码体现就是让线程不在队列中阻塞，直接返回了，可以见 ThreadPoolExecutor 源码解析章节第三小节的源码解析。 ### 7：如果我想在线程池任务执行之前和之后，做一些资源清理的工作，可以么，如何做？ 答：可以的，ThreadPoolExecutor 提供了一些钩子函数，我们只需要继承 ThreadPoolExecutor 并实现这些钩子函数即可。在线程池任务执行之前实现 beforeExecute 方法，执行之后实现 afterExecute 方法。 ### 8：线程池中的线程创建，拒绝请求可以自定义实现么？如何自定义？ 答：可以自定义的，线程创建默认使用的是 DefaultThreadFactory，自定义话的只需要实现 ThreadFactory 接口即可；拒绝请求也是可以自定义的，实现 RejectedExecutionHandler 接口即可；在 ThreadPoolExecutor 初始化时，将两个自定义类作为构造器的入参传递给 ThreadPoolExecutor 即可。 ### 9：说说你对 Worker 的理解？ 答：详见《ThreadPoolExecutor 源码解析》中 1.4 小节。 ### 10：说一说 submit 方法执行的过程？ 答：详见《ThreadPoolExecutor 源码解析》中 2 小节。 ### 11：说一说线程执行任务之后，都在干啥？ 答：线程执行任务完成之后，有两种结果： 1. 线程会阻塞从队列中拿任务，没有任务的话无限阻塞； 2. 线程会阻塞从队列中拿任务，没有任务的话阻塞一段时间后，线程返回，被 JVM 回收。 ### 12：keepAliveTime 设置成负数或者是 0，表示无限阻塞？ 答：这种是不对的，如果 keepAliveTime 设置成负数，在线程池初始化时，就会直接报 IllegalArgumentException 的异常，而设置成 0，队列如果是 LinkedBlockingQueue 的话，执行 workQueue.poll (keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) 方法时，如果队列中没有任务，会直接返回 null，导致线程立马返回，不会无限阻塞。 如果想无限阻塞的话，可以把 keepAliveTime 设置的很大，把 TimeUnit 也设置的很大，接近于无限阻塞。 ### 13：说一说 Future.get 方法是如何拿到线程的执行结果的？ 答：我们需要明确几点： 1. submit 方法的返回结果实际上是 FutureTask，我们平时都是针对接口编程，所以使用的是 Future.get 来拿到线程的执行结果，实际上是 FutureTask.get ，其方法底层是从 FutureTask 的 outcome 属性拿值的； 2. 《ThreadPoolExecutor 源码解析》中 2 小节中详细说明了 submit 方法最终会把线程的执行结果赋值给 outcome。 结合 1、2，当线程执行完成之后，自然就可以从 FutureTask 的 outcome 属性中拿到值。 ### 14：总结 如果我们弄清楚 ThreadPoolExecutor 的原理之后，线程池的面试题都很简单，所以建议大家多看看 《ThreadPoolExecutor 源码解析》这小节。