线程池七个参数的含义

Java中的线程池里七个参数的以及其各自的含义

面试题：说一下线程池七个参数的含义？

所谓的线程池的 7 大参数是指，在使用 ThreadPoolExecutor 创建线程池时所设置的 7 个参数，如以下源码所示：

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

这 7 个参数分别是：

corePoolSize：核心线程数。
maximumPoolSize：最大线程数。
keepAliveTime：空闲线程存活时间。
TimeUnit：时间单位。
BlockingQueue：线程池任务队列。
ThreadFactory：创建线程的工厂。
RejectedExecutionHandler：拒绝策略。

参数1：corePoolSize

核心线程数：是指线程池中长期存活的线程数。

这就好比古代大户人家，会长期雇佣一些“长工”来给他们干活，这些人一般比较稳定，无论这一年的活多活少，这些人都不会被辞退，都是长期生活在大户人家的。

参数2：maximumPoolSize

最大线程数：线程池允许创建的最大线程数量，当线程池的任务队列满了之后，可以创建的最大线程数。

这是古代大户人家最多可以雇佣的人数，比如某个节日或大户人家有人过寿时，因为活太多，仅靠“长工”是完不成任务，这时就会再招聘一些“短工”一起来干活，这个最大线程数就是“长工”+“短工”的总人数，也就是招聘的人数不能超过 maximumPoolSize。

注意事项

最大线程数 maximumPoolSize 的值不能小于核心线程数 corePoolSize，否则在程序运行时会报 IllegalArgumentException 非法参数异常，如下图所示：
在这里插入图片描述

参数3：keepAliveTime

空闲线程存活时间，当线程池中没有任务时，会销毁一些线程，销毁的线程数=maximumPoolSize(最大线程数)-corePoolSize(核心线程数)。

还是以大户人家为例，当大户人家比较忙的时候就会雇佣一些“短工”来干活，但等干完活之后，不忙了，就会将这些“短工”辞退掉，而 keepAliveTime 就是用来描述没活之后，短工可以在大户人家待的(最长)时间。

参数4：TimeUnit

时间单位：空闲线程存活时间的描述单位，此参数是配合参数 3 使用的。参数 3 是一个 long 类型的值，比如参数 3 传递的是 1，那么这个 1 表示的是 1 天?还是 1 小时?还是 1 秒钟?是由参数 4 说了算的。TimeUnit 有以下 7 个值：

TimeUnit.DAYS：天
TimeUnit.HOURS：小时
TimeUnit.MINUTES：分
TimeUnit.SECONDS：秒
TimeUnit.MILLISECONDS：毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS：微妙
TimeUnit.NANOSECONDS：纳秒

参数5：BlockingQueue

在Java中，BlockingQueue是一个接口，它的实现类有ArrayBlockingQueue、DelayQueue、 LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue等，它们的区别主要体现在存储
结构上或对元素操作上的不同，但是对于take与put操作的原理，却是类似的，目的都是阻塞存取。

有界与无界

有界队列：就是有固定大小的队列。比如设定了固定大小的 LinkedBlockingQueue，又或者大小为 0，只是在生产者和消费者中做中转用的 SynchronousQueue。

无界队列：指的是没有设置固定大小的队列。这些队列的特点是可以直接入列，直到溢出。当然现实几乎不会有到这么大的容量（超过 Integer.MAX_VALUE），所以从使用者的体验上，就相当于 “无界”。比如没有设定固定大小的 LinkedBlockingQueue。

阻塞与非阻塞

阻塞和非阻塞指的是调用者（程序）在等待返回结果（或输入）时的状态。阻塞时，在调用结果返回前，当前线程会被挂起，并在得到结果之后返回。非阻塞时，如果不能立刻得到结果，则该调用者不会阻塞当前线程。因此对应非阻塞的情况，调用者需要定时轮询查看处理状态。

入队

add(E e)：（非阻塞）调用offer但会根据offer结果，如果false抛出 IllegalStateException(“Queue full”)
offer(E e)：（非阻塞）如果队列没满，立即返回true；如果队列满了，立即返回false
put(E e)：（阻塞）如果队列满了，一直阻塞，直到队列不满了或者线程被中断
offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)：在队尾插入一个元素,，如果队列已满，则进入等待，直到出现以下三种情况：
1.被唤醒
2.等待时间超时
3.当前线程被中断

出队

poll()：（非阻塞）如果没有元素，直接返回null；如果有元素，出队
remove()：（非阻塞）删除队列头元素，如果没有元素，返回false
take()：（阻塞）如果队列空了，一直阻塞，直到队列不为空或者线程被中断
poll(long timeout, TimeUnit unit)：如果队列不空，出队；如果队列已空且已经超时，返回null；如果队列已空且时间未超时，则进入等待，直到出现以下三种情况：
1.被唤醒
2.等待时间超时
3.当前线程被中断

查看元素

element()：调用peek()，查看元素，拿到为null，抛出 NoSuchElementException。
peek()：查看元素，不去除，如果拿不到则为null。

阻塞队列

阻塞队列：是一种特殊的队列，它在普通队列的基础上提供了两个附加功能。
在这里插入图片描述

即：

当队列为空的时候，获取队列中元素的消费者线程会被阻塞，同时唤醒生产者线程。
当队列满了的时候，向队列中添加元素的生产者线程被阻塞，同时唤醒消费者线程。

在线程池中，阻塞队列是用来存储线程池的所有待执行任务的队列。它可以设置以下几个值：

- ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
    特点：ArrayBlockingQueue底层是使用一个数组实现队列的，内部使用了一把锁对插入和取出做了限制，即插或者取的操作是原子性
    容量：需要指定一个大小，创建了无法修改
    元素：不允许为null的元素插入
- LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。
    特点：内部有两把锁，即入队锁和出队锁(ReentrantLock+Condition)，插入和取出各一把，互不打扰。两把锁来控制插入和取出数组阻塞唤醒。内部通过AtomicInteger count变量保证统计队列元素准确
    容量：默认为Integer.MAX_VALUE
    元素：不允许为null的元素插入
- SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列，即直接提交给线程不保持它们。
	一种无缓冲的等待队列，相对于有缓冲的BlockingQueue来说，少了一个中间经销商的环节（缓冲区）。消费者必须亲自去集市找到所要商品的直接生产者
    特点：一对一，生产者和消费者缺一就阻塞，存在公平和非公平两种
    容量：size默认为0，剩余容量也为0
    元素：不允许为null的元素插入
- PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
    特点：无界队列依赖Comparator来确保不同元素的排序位置，最大值不超过Integer.MAX_Value-8
    容量：默认大小为11，底层使用数组来存储，会扩容
    元素：不允许为null的元素插入
- DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列，只有在延迟期满时才能从中提取元素。
    特点：存储Delayed元素，可实现延时等功能
    容量：默认为11，底层使用PriorityBlockingQueue来存储
    元素：不允许为null的元素插入，内部存储Delay的实现类元素
    take：内部使用priorityblockingqueue排序，根据getDelay判断剩余时间,只有当前到点了，才可以取出元素
- LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。
	特点：BlockingDeque 类是一个双端队列，在不能够插入元素时，它将阻塞住试图插入元素的线程；在不能够抽取元素时，它将阻塞住试图抽取的线程。
	容量：可以指定队列的容量(防止过度膨胀)，如果不指定，默认容量大小等于Integer.MAX_VALUE。
	元素：同时支持FIFO和FILO两种操作方式(即可以从队列的头和尾同时操作(插入/删除))，支持线程安全。
- LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。与SynchronousQueue类似，还含有非阻塞方法。
	public interface TransferQueue<E> extends BlockingQueue<E> {
        // 如果可能，立即将元素转移给等待的消费者。 
        // 如果存在消费者已经等待接收它（在 take 或 timed poll（long，TimeUnit）poll）中，则立即传送指定的元素，否则返回 false。
        boolean tryTransfer(E e);

        // 将元素转移给消费者，如果需要的话等待。 
        // 如果存在一个消费者已经等待接收它（在 take 或timed poll（long，TimeUnit）poll）中，则立即传送指定的元素，否则等待直到元素由消费者接收。
        void transfer(E e) throws InterruptedException;

        // 上面方法的基础上设置超时时间
        boolean tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

        // 如果至少有一位消费者在等待，则返回 true
        boolean hasWaitingConsumer();

        // 返回等待消费者人数的估计值
        int getWaitingConsumerCount();
    }
	特点：实现了TransferQueue接口。TransferQueue接口继承了BlockingQueue，主要扩展了两个方法tryTransfer、transfer。
	对比：和SynchronousQueue.TransferQueue(公平模式)相比，它是可以统计长度，可以进行查询的；和LinkedBlockingQueue相比，它拥有更高的性能（使用CAS自旋）；和ConcurrentLinkedQueue相比，它拥有阻塞功能。因此可以看作是ConcurrentLinkedQueue、SynchronousQueue、LinkedBlockingQueue的超集，作为对比学习。既然说到了,那就顺便说一下ConcurrentLinkedQueue吧。
	总结：
	ArrayBlockingQueue：需要创建队列数组长度。
    LinkedBlockingQueue：内部使用Node实现，默认大小Integer.MAX_VALUE。
    PriorityBlockingQueue：优先级队列，默认大小11，内部需实现Comparator来比较。
    DelayQueue：延时队列，元素需要实现Delayed，底层使用PriorityBlockingQueue，默认大小11。
    SynchronousQueue：交换队列，默认大小0，需同时存在生产者和消费者，否则任一都会阻塞
    LinkedTransferQueue：新增transfer方法，tryTransfer和transfer可以检测是否有线程在等待获取数据，如果检测到就立即发送新增的数据给这个线程获取而不用放入队列。
-----------------------------------------------------------------------------------------	
顺便提一下ConcurrentLinkedQueue。
- ConcurrentLinkedQueue：是一种非阻塞的无界的线程安全队列，与阻塞队列LinkedBlockingQueue相对应，ConcurrentLinkedQueue同样也是使用链表实现的FIFO队列，但不同的是它没有使用任何锁机制，而是用自旋+CAS来实现线程安全。
	特点：
.不允许null入列
.在入队的最后一个元素的next为null
.队列中所有未删除的节点的item都不能为null且都能从head节点遍历到
.删除节点是将item设置为null, 队列迭代时跳过item为null节点
.head节点跟tail不一定指向头节点或尾节点，可能存在滞后性

比较常用的是 LinkedBlockingQueue，线程池的排队策略和 BlockingQueue 息息相关。

参数6：ThreadFactory

线程工厂：线程池创建线程时调用的工厂方法，通过此方法可以设置线程的优先级、线程命名规则以及线程类型(用户线程还是守护线程)等。线程工厂的使用示例如下：

public static void main(String[] args) {
    // 创建线程工厂
    ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactory() {
        @Override
        public Thread newThread(Runnable r) {
            // 创建线程池中的线程
            Thread thread = new Thread(r);
            // 设置线程名称
            thread.setName("Thread-" + r.hashCode());
            // 设置线程优先级（最大值：10）
            thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
            //......
            return thread;
        }
    };
    // 创建线程池
    ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(10, 10, 0,TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(),threadFactory); // 使用自定义的线程工厂
    threadPoolExecutor.submit(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            Thread thread = Thread.currentThread();
            System.out.println(String.format("线程：%s，线程优先级：%d",
                                             thread.getName(), thread.getPriority()));
        }
    });
}

以上程序的执行结果如下：

在这里插入图片描述