Java面试八股之线程池是怎么实现的

线程池是怎么实现的

线程池是一种基于池化技术的线程管理方式，通过预先创建一定数量的线程并保持在池中待命，从而在有任务来临时能够快速分配线程处理任务，而无需频繁创建和销毁线程，以此达到提升系统性能、减少资源消耗的目的。

Java中的线程池实现 -ThreadPoolExecutor

Java中最常用的线程池实现是java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor类，它实现了ExecutorService接口。ThreadPoolExecutor的设计围绕着几个关键组成部分：

corePoolSize（核心线程数）:

定义了线程池中的常驻核心线程数。即使这些线程当前是空闲的，它们也会一直存在，除非设置了allowCoreThreadTimeOut为true，此时核心线程在空闲时也会超时终止。

maximumPoolSize（最大线程数）:

表示线程池能够容纳同时执行的最大线程数，包括核心线程和非核心线程。当活动线程数达到这个值后，新任务将会被阻塞或拒绝。

keepAliveTime（空闲线程存活时间）:

当线程数超过核心线程数时，超出的空闲线程在等待新任务的最长时间。达到这个时间后，多余的空闲线程会被终止，直到线程数减少到核心线程数。

unit（存活时间单位）:

用于指定keepAliveTime参数的时间单位，例如TimeUnit.SECONDS（秒）、TimeUnit.MILLISECONDS（毫秒）等。

workQueue（工作队列）:

用于保存待处理的任务队列。当线程池中的线程数目达到最大值时，新提交的任务会存储在这个队列中等待执行。JDK提供了多种队列实现，如ArrayBlockingQueue（有界队列）、LinkedBlockingQueue（可选边界队列，默认情况下是无界的）、SynchronousQueue（直接交换，通常用于无缓冲的生产者-消费者场景）和PriorityBlockingQueue（带优先级的队列）。

threadFactory（线程工厂）:

用于创建新线程的工厂，可以用来设置线程的优先级、线程组、名称等属性。如果不指定，默认使用Executors.defaultThreadFactory()。

handler（拒绝策略）:

当线程池和任务队列都达到饱和时（即无法再接受新任务），用于处理额外任务的策略。有四种预定义的策略：

AbortPolicy：默认策略，抛出RejectedExecutionException异常。

CallerRunsPolicy：调用者运行任务的策略，即提交任务的线程自己执行该任务。

DiscardPolicy：静默丢弃无法处理的任务，不抛出异常。

DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务，并尝试重新提交当前任务。

实现原理简述

任务提交：当一个新任务通过execute()方法提交给线程池时，线程池首先会尝试直接将任务交给核心线程执行。

线程创建与任务调度：如果核心线程都在忙且任务队列未满，则新任务会被放入任务队列等待。如果任务队列已满，且当前线程数小于最大线程数，那么会创建新的线程来执行任务。

线程回收：当线程池中的线程数量超过核心线程数并且有线程空闲超过keepAliveTime时，这些空闲线程会被终止，直到线程数量降到核心线程数。