線程池七個參數的含義

Java中的線程池里七個參數的以及其各自的含義

面試題：說一下線程池七個參數的含義？

所謂的線程池的 7 大參數是指，在使用 ThreadPoolExecutor 創建線程池時所設置的 7 個參數，如以下源碼所示：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler) {
}

這 7 個參數分別是：

corePoolSize：核心線程數。
maximumPoolSize：最大線程數。
keepAliveTime：空閑線程存活時間。
TimeUnit：時間單位。
BlockingQueue：線程池任務隊列。
ThreadFactory：創建線程的工廠。
RejectedExecutionHandler：拒絕策略。

參數1：corePoolSize

核心線程數：是指線程池中長期存活的線程數。

這就好比古代大戶人家，會長期雇傭一些“長工”來給他們干活，這些人一般比較穩定，無論這一年的活多活少，這些人都不會被辭退，都是長期生活在大戶人家的。

參數2：maximumPoolSize

最大線程數：線程池允許創建的最大線程數量，當線程池的任務隊列滿了之后，可以創建的最大線程數。

這是古代大戶人家最多可以雇傭的人數，比如某個節日或大戶人家有人過壽時，因為活太多，僅靠“長工”是完不成任務，這時就會再招聘一些“短工”一起來干活，這個最大線程數就是“長工”+“短工”的總人數，也就是招聘的人數不能超過 maximumPoolSize。

注意事項

最大線程數 maximumPoolSize 的值不能小于核心線程數 corePoolSize，否則在程序運行時會報 IllegalArgumentException 非法參數異常，如下圖所示：
在這里插入圖片描述

參數3：keepAliveTime

空閑線程存活時間，當線程池中沒有任務時，會銷毀一些線程，銷毀的線程數=maximumPoolSize(最大線程數)-corePoolSize(核心線程數)。

還是以大戶人家為例，當大戶人家比較忙的時候就會雇傭一些“短工”來干活，但等干完活之后，不忙了，就會將這些“短工”辭退掉，而 keepAliveTime 就是用來描述沒活之后，短工可以在大戶人家待的(最長)時間。

參數4：TimeUnit

時間單位：空閑線程存活時間的描述單位，此參數是配合參數 3 使用的。參數 3 是一個 long 類型的值，比如參數 3 傳遞的是 1，那么這個 1 表示的是 1 天?還是 1 小時?還是 1 秒鐘?是由參數 4 說了算的。TimeUnit 有以下 7 個值：

TimeUnit.DAYS：天
TimeUnit.HOURS：小時
TimeUnit.MINUTES：分
TimeUnit.SECONDS：秒
TimeUnit.MILLISECONDS：毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS：微妙
TimeUnit.NANOSECONDS：納秒

參數5：BlockingQueue

在Java中，BlockingQueue是一個接口，它的實現類有ArrayBlockingQueue、DelayQueue、 LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue等，它們的區別主要體現在存儲
結構上或對元素操作上的不同，但是對于take與put操作的原理，卻是類似的，目的都是阻塞存取。

有界與無界

有界隊列：就是有固定大小的隊列。比如設定了固定大小的 LinkedBlockingQueue，又或者大小為 0，只是在生產者和消費者中做中轉用的 SynchronousQueue。

無界隊列：指的是沒有設置固定大小的隊列。這些隊列的特點是可以直接入列，直到溢出。當然現實幾乎不會有到這么大的容量（超過 Integer.MAX_VALUE），所以從使用者的體驗上，就相當于 “無界”。比如沒有設定固定大小的 LinkedBlockingQueue。

阻塞與非阻塞

阻塞和非阻塞指的是調用者（程序）在等待返回結果（或輸入）時的狀態。阻塞時，在調用結果返回前，當前線程會被掛起，并在得到結果之后返回。非阻塞時，如果不能立刻得到結果，則該調用者不會阻塞當前線程。因此對應非阻塞的情況，調用者需要定時輪詢查看處理狀態。

入隊

add(E e)：（非阻塞）調用offer但會根據offer結果，如果false拋出 IllegalStateException(“Queue full”)
offer(E e)：（非阻塞）如果隊列沒滿，立即返回true；如果隊列滿了，立即返回false
put(E e)：（阻塞）如果隊列滿了，一直阻塞，直到隊列不滿了或者線程被中斷
offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)：在隊尾插入一個元素,，如果隊列已滿，則進入等待，直到出現以下三種情況：
1.被喚醒
2.等待時間超時
3.當前線程被中斷

出隊

poll()：（非阻塞）如果沒有元素，直接返回null；如果有元素，出隊
remove()：（非阻塞）刪除隊列頭元素，如果沒有元素，返回false
take()：（阻塞）如果隊列空了，一直阻塞，直到隊列不為空或者線程被中斷
poll(long timeout, TimeUnit unit)：如果隊列不空，出隊；如果隊列已空且已經超時，返回null；如果隊列已空且時間未超時，則進入等待，直到出現以下三種情況：
1.被喚醒
2.等待時間超時
3.當前線程被中斷

查看元素

element()：調用peek()，查看元素，拿到為null，拋出 NoSuchElementException。
peek()：查看元素，不去除，如果拿不到則為null。

阻塞隊列

阻塞隊列：是一種特殊的隊列，它在普通隊列的基礎上提供了兩個附加功能。
在這里插入圖片描述

即：

當隊列為空的時候，獲取隊列中元素的消費者線程會被阻塞，同時喚醒生產者線程。
當隊列滿了的時候，向隊列中添加元素的生產者線程被阻塞，同時喚醒消費者線程。

在線程池中，阻塞隊列是用來存儲線程池的所有待執行任務的隊列。它可以設置以下幾個值：

- ArrayBlockingQueue：一個由數組結構組成的有界阻塞隊列。特點：ArrayBlockingQueue底層是使用一個數組實現隊列的，內部使用了一把鎖對插入和取出做了限制，即插或者取的操作是原子性容量：需要指定一個大小，創建了無法修改元素：不允許為null的元素插入
- LinkedBlockingQueue：一個由鏈表結構組成的有界阻塞隊列。特點：內部有兩把鎖，即入隊鎖和出隊鎖(ReentrantLock+Condition)，插入和取出各一把，互不打擾。兩把鎖來控制插入和取出數組阻塞喚醒。內部通過AtomicInteger count變量保證統計隊列元素準確容量：默認為Integer.MAX_VALUE元素：不允許為null的元素插入
- SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列，即直接提交給線程不保持它們。一種無緩沖的等待隊列，相對于有緩沖的BlockingQueue來說，少了一個中間經銷商的環節（緩沖區）。消費者必須親自去集市找到所要商品的直接生產者特點：一對一，生產者和消費者缺一就阻塞，存在公平和非公平兩種容量：size默認為0，剩余容量也為0元素：不允許為null的元素插入
- PriorityBlockingQueue：一個支持優先級排序的無界阻塞隊列。特點：無界隊列依賴Comparator來確保不同元素的排序位置，最大值不超過Integer.MAX_Value-8容量：默認大小為11，底層使用數組來存儲，會擴容元素：不允許為null的元素插入
- DelayQueue：一個使用優先級隊列實現的無界阻塞隊列，只有在延遲期滿時才能從中提取元素。特點：存儲Delayed元素，可實現延時等功能容量：默認為11，底層使用PriorityBlockingQueue來存儲元素：不允許為null的元素插入，內部存儲Delay的實現類元素take：內部使用priorityblockingqueue排序，根據getDelay判斷剩余時間,只有當前到點了，才可以取出元素
- LinkedBlockingDeque：一個由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列。特點：BlockingDeque 類是一個雙端隊列，在不能夠插入元素時，它將阻塞住試圖插入元素的線程；在不能夠抽取元素時，它將阻塞住試圖抽取的線程。容量：可以指定隊列的容量(防止過度膨脹)，如果不指定，默認容量大小等于Integer.MAX_VALUE。元素：同時支持FIFO和FILO兩種操作方式(即可以從隊列的頭和尾同時操作(插入/刪除))，支持線程安全。
- LinkedTransferQueue：一個由鏈表結構組成的無界阻塞隊列。與SynchronousQueue類似，還含有非阻塞方法。public interface TransferQueue<E> extends BlockingQueue<E> {// 如果可能，立即將元素轉移給等待的消費者。 // 如果存在消費者已經等待接收它（在 take 或 timed poll（long，TimeUnit）poll）中，則立即傳送指定的元素，否則返回 false。boolean tryTransfer(E e);// 將元素轉移給消費者，如果需要的話等待。 // 如果存在一個消費者已經等待接收它（在 take 或timed poll（long，TimeUnit）poll）中，則立即傳送指定的元素，否則等待直到元素由消費者接收。void transfer(E e) throws InterruptedException;// 上面方法的基礎上設置超時時間boolean tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;// 如果至少有一位消費者在等待，則返回 trueboolean hasWaitingConsumer();// 返回等待消費者人數的估計值int getWaitingConsumerCount();}特點：實現了TransferQueue接口。TransferQueue接口繼承了BlockingQueue，主要擴展了兩個方法tryTransfer、transfer。對比：和SynchronousQueue.TransferQueue(公平模式)相比，它是可以統計長度，可以進行查詢的；和LinkedBlockingQueue相比，它擁有更高的性能（使用CAS自旋）；和ConcurrentLinkedQueue相比，它擁有阻塞功能。因此可以看作是ConcurrentLinkedQueue、SynchronousQueue、LinkedBlockingQueue的超集，作為對比學習。既然說到了,那就順便說一下ConcurrentLinkedQueue吧。總結：ArrayBlockingQueue：需要創建隊列數組長度。LinkedBlockingQueue：內部使用Node實現，默認大小Integer.MAX_VALUE。PriorityBlockingQueue：優先級隊列，默認大小11，內部需實現Comparator來比較。DelayQueue：延時隊列，元素需要實現Delayed，底層使用PriorityBlockingQueue，默認大小11。SynchronousQueue：交換隊列，默認大小0，需同時存在生產者和消費者，否則任一都會阻塞LinkedTransferQueue：新增transfer方法，tryTransfer和transfer可以檢測是否有線程在等待獲取數據，如果檢測到就立即發送新增的數據給這個線程獲取而不用放入隊列。
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順便提一下ConcurrentLinkedQueue。
- ConcurrentLinkedQueue：是一種非阻塞的無界的線程安全隊列，與阻塞隊列LinkedBlockingQueue相對應，ConcurrentLinkedQueue同樣也是使用鏈表實現的FIFO隊列，但不同的是它沒有使用任何鎖機制，而是用自旋+CAS來實現線程安全。特點：
.不允許null入列
.在入隊的最后一個元素的next為null
.隊列中所有未刪除的節點的item都不能為null且都能從head節點遍歷到
.刪除節點是將item設置為null, 隊列迭代時跳過item為null節點
.head節點跟tail不一定指向頭節點或尾節點，可能存在滯后性

比較常用的是 LinkedBlockingQueue，線程池的排隊策略和 BlockingQueue 息息相關。

參數6：ThreadFactory

線程工廠：線程池創建線程時調用的工廠方法，通過此方法可以設置線程的優先級、線程命名規則以及線程類型(用戶線程還是守護線程)等。線程工廠的使用示例如下：

public static void main(String[] args) {// 創建線程工廠ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactory() {@Overridepublic Thread newThread(Runnable r) {// 創建線程池中的線程Thread thread = new Thread(r);// 設置線程名稱thread.setName("Thread-" + r.hashCode());// 設置線程優先級（最大值：10）thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//......return thread;}};// 創建線程池ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(10, 10, 0,TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(),threadFactory); // 使用自定義的線程工廠threadPoolExecutor.submit(new Runnable() {@Overridepublic void run() {Thread thread = Thread.currentThread();System.out.println(String.format("線程：%s，線程優先級：%d",thread.getName(), thread.getPriority()));}});
}

以上程序的執行結果如下：

在這里插入圖片描述