线程池的几个面试重要考点

阿粉有点惊叹最近的面试题,因为从之前的基础的面试题,到之后的一些涉及到分布式和微服务的面试题,再到现在的线程池的一些面试题,反正不同的面试官,就有不同的针对方向,可能现在的面试官比较想考验你的多方面的能力吧,而最近,一个读者就反馈给了阿粉说,面试官全程就从线程这块入手,整的自己有点尴尬,但是好在有惊无险的入职了,我们来看看面试官都问了什么内容?

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进程和线程的概念,你能说一下自己的理解么?这个问题,有点基础,不过肯定是之后的开胃小菜。

进程和线程的关系

进程就是应用程序在内存中分配的空间,也就是正在运行的程序,各个进程之间互不干扰。同时进程保存着程序每一个时刻运行的状态。

让一个线程执行一个子任务,这样一个进程就包含了多个线程,每个线程负责一个单独的子任务。

进程是一个独立的运行环境,而线程是在进程中执行的一个任务。他们两个本质的区别是是否单独占有内存地址空间及其它系统资源(比如I/O)

总得来说就是,线程是属于进程中的一个任务,应该算是包含的关系。

进程是操作系统进行资源分配的基本单位,而线程是操作系统进行调度的基本单位。

多进程的方式也可以实现并发,为什么我们要使用多线程?这个问题就有意思了,你如果不是很了解的话,这个问题还真不好回答。

多进程方式确实可以实现并发,但使用多线程,是比多进程有好处的。

1.进程间的通信比较复杂,而线程间的通信比较简单,通常情况下,我们需要使用共享资源,这些资源在线程间的通信比较容易。

2.进程是重量级的,而线程是轻量级的,故多线程方式的系统开销更小。

资源浪费属于一方面的有点,通信简单也是另外一方面的优点,就凭借这两点的内容,还能选择多进程?

线程池的内容

你在工作中使用过线程池么?为什么使用线程池?这个问题有点尴尬,为什么这么说?

如果你说你没用过,那你这在面试官这里就相当于只写 CRUD 的逻辑业务了,也不整点其他的内容。

如果你说你用过,你就得回答接下来的一系列关于线程池的问题了。这个阿粉还是推荐,实话实话,就算你没用过,那么也别瞎扯,不然你这给自己挖的坑,肯定自己得跳下去。

那么我们就从为什么使用线程池来入手分析呗。

首先我们就要思考一件事,不使用线程池的话,创建线程有什么弊端么?

在java中,如果每个请求到达就创建一个新线程,那对服务器的资源消耗是不是有点大,创建线程,销毁线程,创建线程,销毁线程,然后再各种线程之间来回的切换,这一来一回,是不是感觉资源浪费就体现出来了。

那么线程池会避免这个情况么?

这就出来了优点1了

创建/销毁线程需要消耗系统资源,线程池可以复用已创建的线程。

虽然这个优点很明确,但是还不是主要原因,主要原因如下:

控制并发的数量。并发数量过多,可能会导致资源消耗过多,从而造成服务器崩溃。(主要原因)

可以对线程做统一管理

分析一下线程池的原理 Java中的线程池顶层接口是Executor接口,但是使用的肯定不是这个,是 ThreadPoolExecutor

我们看看 ThreadPoolExecutor 构造函数

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue workQueue) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

竟然参数这么多,分别都代表什么意思呢?

int corePoolSize:该线程池中核心线程数最大值。

int maximumPoolSize:该线程池中线程总数最大值。

long keepAliveTime:非核心线程闲置超时时长。

TimeUnit unit:keepAliveTime的单位。

BlockingQueue workQueue:阻塞队列,维护着等待执行的Runnable任务对象。

corePoolSize核心线程最大值:这个值怎么确定?

一般这个问题是相对来说比较棘手的,如果面试官问这个问题,那一般的同学肯定头大,我知道啥意思,但是这个怎么设置,我怎么定义呢?

其实有个计算公式:

最佳线程数目 = ((线程等待时间+线程CPU时间)/线程CPU时间 )* CPU数目

= (线程等待时间与线程CPU时间之比 + 1)* CPU数目

线程等待时间所占比例越高,需要越多线程。线程CPU时间所占比例越高,需要越少线程

maximumPoolSize :线程池中线程总数最大值

这个值实际上就是 核心线程数 + 非核心线程数量

keepAliveTime: 这个值如果设定了,那么非核心线程如果处于闲置状态超过该值,就会被销毁。

BlockingQueue:阻塞队列

看样子感觉像 MQ 里面的东西,想到队列,我们就又能联想到生产者和消费者,这时候就出现了个问题,为什么要有阻塞队列呢?

是不是就出现了消费者模式,生产者一直生产资源,消费者一直消费资源,资源存储在一个缓冲池中。

我们在实现这个模式的时候,多个线程操作共享变量,于是就带来了线程安全性的问题,造成重复消费和死锁,这时候阻塞队列就出现了,当缓冲池空了,我们需要阻塞消费者,唤醒生产者;当缓冲池满了,我们需要阻塞生产者,唤醒消费者。

而BlockingQueue提供了线程安全的队列访问方式,并发包下很多高级同步类的实现都是基于BlockingQueue实现的。

也就是说,你就只负责生产和消费,安全问题,JDK 来给你保证。

说到这里,我们不在继续往下延伸了,等下次阿粉直接在吧 BlockingQueue 完全的分析一波,应为 BlockingQueue 绝对得需要一个长篇的内容才能解释清楚。

分析完里面的参数,这时候,就得来看看线程池是怎么处理线程任务的,不然那怎么和面试官battle。

线程池是如何处理内部的线程任务的

public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
int c = ctl.get();
// 1.当前线程数小于corePoolSize,则调用addWorker创建核心线程执行任务
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
// 2.如果不小于corePoolSize,则将任务添加到workQueue队列。
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
//如果isRunning返回false(状态检查),则remove这个任务,然后执行拒绝策略。
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
//线程池处于running状态,但是没有线程,则创建线程
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
//如果放入workQueue失败,则创建非核心线程执行任务,
//如果这时创建非核心线程失败(当前线程总数不小于maximumPoolSize时),就会执行拒绝策略。
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}

在 execute 方法中,ctl.get()是获取线程池状态。

流程如下:

1,首先线程池判断基本线程池是否已满,没满,创建一个工作线程来执行任务。满了,则进入下个流程。

2,其次线程池判断工作队列是否已满?没满,则将新提交的任务存储在工作队列里。满了,则进入下个流程。

3,最后线程池判断整个线程池是否已满,没满,则创建一个新的工作线程来执行任务,满了,则交给饱和策略来处理这个任务。

如果你能把这些在面试的时候说清楚,那么至少在线程池这个知识点上,你是没有任何问题了,这样就可以愉快并且开心的走下一个知识点了。

网站名称:线程池的几个面试重要考点
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