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金三銀四跳槽季即將來(lái)臨，想必有些猿友已經(jīng)蠢蠢欲動(dòng)在做相關(guān)的準(zhǔn)備了！在接下來(lái)的日子里，筆者將堅(jiān)持寫作、分享Java工程師在面試求職期間的方方面面，包括簡(jiǎn)歷制作、面試場(chǎng)景復(fù)現(xiàn)、面試題解答、談薪技巧 以及 項(xiàng)目的實(shí)戰(zhàn)！今天我們來(lái)聊聊Java中線程池相關(guān)的知識(shí)！

在上一篇文章中我們模擬了一個(gè)面試場(chǎng)景，靈魂式拷問(wèn)了Java中Synchronized相關(guān)的知識(shí)，可以點(diǎn)擊鏈接查看詳情：Java面試系列之并發(fā)編程專題-Synchronized靈魂拷問(wèn)

下面我們開(kāi)擼！值得一提的是，以下內(nèi)容來(lái)自程序員實(shí)戰(zhàn)基地fightjava.com一位網(wǎng)友最近的面試場(chǎng)景，筆者嘗試著將其復(fù)現(xiàn)，其中有些是筆者自行整理補(bǔ)充的，若有不對(duì)的地方還請(qǐng)多多指正！！

1. 面試官：Java線程池底層是怎么實(shí)現(xiàn)的？大概說(shuō)下

（1）畫外音：TND的，一上來(lái)就問(wèn)底層實(shí)現(xiàn)原理……真應(yīng)了那句“面試造火箭，工作擰螺絲”，沒(méi)辦法只能硬著頭皮上，既然說(shuō)“大概說(shuō)下”，那大概能回答 “工作線程隊(duì)列”和“任務(wù)隊(duì)列”應(yīng)該就闊以了！

（2）回答：在Java中，所謂的線程池中的“線程”，其實(shí)是被抽象為一個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類Worker，即“工作線程”，它基于AQS（抽象隊(duì)列同步器）實(shí)現(xiàn)、存放在線程池一個(gè)成員變量中，其名為：“工作線程隊(duì)列” HashSet<Worker> workers，而將等待被執(zhí)行的任務(wù)存放在成員變量 “任務(wù)隊(duì)列” workQueue（BlockingQueue<Runnable> workQueue）中;

這樣一來(lái)，整個(gè)線程池實(shí)現(xiàn)的基本思想大概就是：從任務(wù)隊(duì)列workQueue中不斷取出需要執(zhí)行的任務(wù)，放在工作線程隊(duì)列Workers中進(jìn)行處理；

2.面試官：嗯，不錯(cuò)，說(shuō)一說(shuō)創(chuàng)建線程池的幾個(gè)核心構(gòu)造參數(shù)？

（1）畫外音：這個(gè)倒不難，擼過(guò)ThreadPoolExecutor的估計(jì)都曉得！

（2）回答： Java中創(chuàng)建線程池其實(shí)非常靈活，我們可以通過(guò)配置不同的參數(shù)，創(chuàng)建出行為不同的線程池，這幾個(gè)參數(shù)包括：

A. corePoolSize：線程池的核心線程數(shù);

B. maximumPoolSize：線程池允許的最大線程數(shù);

C. keepAliveTime：超過(guò)核心線程數(shù)時(shí)閑置線程的存活時(shí)間;

D. workQueue：任務(wù)執(zhí)行前保存任務(wù)的隊(duì)列，保存著execute方法待提交的Runnable任務(wù)；

附上代碼：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              RejectedExecutionHandler handler);

3.面試官：那線程池中的線程是怎么創(chuàng)建的？是一開(kāi)始就隨著線程池的啟動(dòng)就創(chuàng)建好的嗎？

（1）畫外音：這還是挺考驗(yàn)底層源碼閱讀能力的，看過(guò)ThreadPoolExecutor的創(chuàng)建、executor下的執(zhí)行方法API 即execute()方法的應(yīng)該可以回答上！

（2）回答：不是；線程池在創(chuàng)建后執(zhí)行初始化策略時(shí)默認(rèn)是不啟動(dòng)工作線程Worker的，而是等待有請(qǐng)求到來(lái)時(shí)才啟動(dòng)，每當(dāng)我們調(diào)用execute()方法添加一個(gè)任務(wù)時(shí)，線程池會(huì)做如下判斷：

A.如果正在運(yùn)行的線程數(shù)量小于corePoolSize，那么馬上創(chuàng)建線程運(yùn)行這個(gè)任務(wù)；如果正在運(yùn)行的線程數(shù)量大于或等于corePoolSize，那么將這個(gè)任務(wù)放入隊(duì)列workQueue；

如果這時(shí)候隊(duì)列滿了，而且正在運(yùn)行的線程數(shù)量小于 maximumPoolSize，那么還是要?jiǎng)?chuàng)建非核心線程立刻運(yùn)行這個(gè)任務(wù)；

如果隊(duì)列滿了，而且正在運(yùn)行的線程數(shù)量大于或等于maximumPoolSize，那么線程池會(huì)拋出一個(gè)拒絕執(zhí)行的異常RejectExecutionException；只有當(dāng)一個(gè)線程完成任務(wù)時(shí)，它會(huì)從隊(duì)列中取下一個(gè)任務(wù)來(lái)執(zhí)行；

而當(dāng)一個(gè)線程無(wú)事可做（也就是空閑） 且 超過(guò)一定的時(shí)間（keepAliveTime）時(shí)，線程池會(huì)判斷如果當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)大于corePoolSize，那么這個(gè)線程就被停掉（銷毀線程回收資源的過(guò)程），所以當(dāng)線程池的所有任務(wù)完成后，它最終會(huì)收縮到corePoolSize的大?。?span lang="EN-US">

4.面試官：你剛剛提到可以通過(guò)配置不同的參數(shù)創(chuàng)建出不同的線程池，那么Java中默認(rèn)實(shí)現(xiàn)好的線程池又有哪些呢？請(qǐng)比較它們的異同？

（1）畫外音：這其實(shí)就是考察Executors下幾種常見(jiàn)的線程池了，下面的回答有點(diǎn)官方哈！

（2）回答：

A.SingleThreadExecutor線程池：這種線程池只有一個(gè)核心線程在工作，也就是相當(dāng)于單線程串行執(zhí)行所有任務(wù)；如果這個(gè)唯一的線程因?yàn)楫惓＝Y(jié)束，那么會(huì)有一個(gè)新的線程來(lái)替代它，此線程池保證所有任務(wù)的執(zhí)行順序按照任務(wù)的提交順序執(zhí)行；其中涉及到的參數(shù)含義為：

Executors.newSingleThreadExecutor();

corePoolSize：1，只有一個(gè)核心線程在工作；
maximumPoolSize：1；
keepAliveTime：0L；
workQueue：newLinkedBlockingQueue<Runnable>()，其緩沖隊(duì)列是無(wú)界的；

B.FixedThreadPool線程池：這種線程池是固定大小的線程池，只有核心線程；每次提交一個(gè)任務(wù)就創(chuàng)建一個(gè)線程，直到線程達(dá)到線程池的最大大??；線程池的大小一旦達(dá)到最大值就會(huì)保持不變，如果某個(gè)線程因?yàn)閳?zhí)行異常而結(jié)束，那么線程池會(huì)補(bǔ)充一個(gè)新線程；FixedThreadPool多數(shù)是針對(duì)一些很穩(wěn)定很固定的正規(guī)并發(fā)線程；

Executors.newFixedThreadPool(N);  N是根據(jù)實(shí)際情況自定義設(shè)置的線程數(shù)

corePoolSize：nThreads
maximumPoolSize：nThreads
keepAliveTime：0L
workQueue：newLinkedBlockingQueue<Runnable>()，其緩沖隊(duì)列是無(wú)界的。

C.CachedThreadPool線程池：這種線程池是無(wú)界線程池，如果線程池的大小超過(guò)了處理任務(wù)所需要的線程，那么就會(huì)回收部分空閑（60秒不執(zhí)行任務(wù)）線程，當(dāng)任務(wù)數(shù)增加時(shí)，此線程池又可以智能的添加新線程來(lái)處理任務(wù)；

線程池的大小完全依賴于操作系統(tǒng)（或者說(shuō)JVM）能夠創(chuàng)建的最大線程大小，SynchronousQueue是一個(gè)是緩沖區(qū)為1的阻塞隊(duì)列；

緩存型池子通常用于執(zhí)行一些生存期很短的異步型任務(wù)，因此在一些面向連接的daemon型Server中用得不多，但對(duì)于生存期短的異步任務(wù)，它是Executor的首選；

Executors.newCachedThreadPool();

corePoolSize：0
maximumPoolSize：Integer.MAX_VALUE
keepAliveTime：60L
workQueue：newSynchronousQueue<Runnable>()， 一個(gè)緩沖區(qū)為1的阻塞隊(duì)列。

D.ScheduledThreadPool線程池：一種核心線程數(shù)固定、大小無(wú)限制的線程池；此線程池適合 定時(shí)以及周期性執(zhí)行任務(wù)需求的場(chǎng)景（定時(shí)任務(wù)）；如果閑置，非核心線程池會(huì)在DEFAULT_KEEPALIVEMILLIS時(shí)間內(nèi)回收；

Executors.newScheduledThreadPool(10);

corePoolSize：corePoolSize
maximumPoolSize：Integer.MAX_VALUE
keepAliveTime：DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS
workQueue：newDelayedWorkQueue()

5.面試官：如何在Java線程池中提交線程？

（1）畫外音：這個(gè)只要能回答上execute()、submit()就闊以了

（2）回答：線程池最常用的提交任務(wù)的方法有兩種：

A.execute()：ExecutorService.execute方法接收一個(gè)Runable實(shí)例，它用來(lái)執(zhí)行一個(gè)任務(wù)：

B.submit()：ExecutorService.submit()方法返回的是Future對(duì)象；可以用isDone()來(lái)查詢Future是否已經(jīng)完成，當(dāng)任務(wù)完成時(shí)，可以通過(guò)調(diào)用get()方法來(lái)獲取結(jié)果；也可以不用isDone()進(jìn)行檢查就直接調(diào)用get()，在這種情況下，get()將阻塞，直至結(jié)果準(zhǔn)備就緒

友情提示：關(guān)于Future/FutureTask的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)可以查看debug以前寫過(guò)的一遍文章：

https://www.fightjava.com/web/index/blog/article/87

6.面試官：什么是Java的內(nèi)存模型，Java中各個(gè)線程是怎么彼此看到對(duì)方的變量的？

（1）畫外音：這有點(diǎn)觸及知識(shí)盲區(qū)了，莫非是想聊主存和線程工作內(nèi)存……

（2）回答：Java的內(nèi)存模型定義了程序中各個(gè)變量的訪問(wèn)規(guī)則，即在虛擬機(jī)中將變量存儲(chǔ)到內(nèi)存和從內(nèi)存中取出這樣的底層細(xì)節(jié)。此處的變量包括實(shí)例字段、靜態(tài)字段和構(gòu)成數(shù)組對(duì)象的元素，但是不包括局部變量和方法參數(shù)，因?yàn)檫@些是線程私有的，不會(huì)被共享，所以不存在競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題 （并發(fā)安全的源頭）

那么Java中各個(gè)線程是怎么彼此看到對(duì)方的變量的呢？：Java中定義了主內(nèi)存與工作內(nèi)存的概念：所有的變量都存儲(chǔ)在主內(nèi)存，每條線程還有自己的工作內(nèi)存，保存了被該線程使用到的變量的主內(nèi)存副本拷貝；

線程對(duì)變量的所有操作（讀取、賦值）都必須在工作內(nèi)存中進(jìn)行，不能直接讀寫主內(nèi)存的變量，不同的線程之間也無(wú)法直接訪問(wèn)對(duì)方工作內(nèi)存的變量，線程間變量值的傳遞需要通過(guò)主內(nèi)存。

7.面試官： 請(qǐng)談?wù)?span lang="EN-US">volatile有什么特點(diǎn)，為什么它能保證變量對(duì)所有線程的可見(jiàn)性？

（1）畫外音：這問(wèn)的就有點(diǎn)深度了~

（2）回答：關(guān)鍵字volatile是Java虛擬機(jī)提供的最輕量級(jí)的同步機(jī)制，當(dāng)一個(gè)變量被定義成volatile之后，具備兩種特性：

A.保證此變量對(duì)所有線程的可見(jiàn)性：當(dāng)一條線程修改了這個(gè)變量的值，新值對(duì)于其他線程是可以立即得知的，而普通變量做不到這一點(diǎn)。

B.禁止指令重排序優(yōu)化：普通變量?jī)H僅能保證在該方法執(zhí)行過(guò)程中，得到正確結(jié)果，但是不保證程序代碼的執(zhí)行順序；

Java的內(nèi)存模型定義了8種內(nèi)存間操作：lock和unlock把一個(gè)變量標(biāo)識(shí)為一條線程獨(dú)占的狀態(tài)，把一個(gè)處于鎖定狀態(tài)的變量釋放出來(lái)，釋放之后的變量才能被其他線程鎖定；

read和write把一個(gè)變量值從主內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)骄€程的工作內(nèi)存，以便load把store操作從工作內(nèi)存得到的變量的值，放入主內(nèi)存的變量中；

load和store把read操作從主內(nèi)存得到的變量值放入工作內(nèi)存的變量副本中，把工作內(nèi)存的變量值傳送到主內(nèi)存，以便write；

use和assgin把工作內(nèi)存變量值傳遞給執(zhí)行引擎，將執(zhí)行引擎值傳遞給工作內(nèi)存變量值；

volatile的實(shí)現(xiàn)基于這8種內(nèi)存間操作，保證了一個(gè)線程對(duì)某個(gè)volatile變量的修改，一定會(huì)被另一個(gè)線程看見(jiàn)，即保證了可見(jiàn)性。

（吐槽：回答得太官方了，我覺(jué)得能回答上8種內(nèi)存間的操作以及操作名就不錯(cuò)了?。?span lang="EN-US">

8.面試官：既然volatile能夠保證線程間變量的可見(jiàn)性，是不是就意味著基于volatile變量的運(yùn)算就是并發(fā)安全的？

（1）畫外音：當(dāng)然不是啦……

（2）回答：不是，基于volatile變量的運(yùn)算在并發(fā)下不一定是安全的；volatile修飾的變量在各個(gè)線程的工作內(nèi)存，不存在一致性問(wèn)題（各個(gè)線程的工作內(nèi)存中volatile變量，每次使用前都要刷新到主內(nèi)存）；

但是Java里面的運(yùn)算并非原子操作，導(dǎo)致volatile變量的運(yùn)算在并發(fā)下一樣是不安全的（其實(shí)就是時(shí)間先后問(wèn)題：ThreadA刷新到主內(nèi)存之前，ThreadB已經(jīng)讀取了主內(nèi)存變量最新值，導(dǎo)致不一致）

9.面試官：請(qǐng)簡(jiǎn)單對(duì)比下volatile對(duì)比Synchronized的異同？

（1）畫外音：這沒(méi)辦法，只能正兒八經(jīng)的記了……

（2）回答：Synchronized既能保證可見(jiàn)性，又能保證原子性，而volatile只能

保證可見(jiàn)性，無(wú)法保證原子性；

（嘴賤多說(shuō)了ThreadLocal）ThreadLocal和Synchonized都可用于解決多線程并發(fā)訪問(wèn)共享資源時(shí)產(chǎn)生沖突；

但是ThreadLocal與Synchronized有本質(zhì)的區(qū)別；Synchronized用于實(shí)現(xiàn)同步機(jī)制，是利用鎖的機(jī)制使變量或代碼塊在某一時(shí)該只能被一個(gè)線程訪問(wèn)，是一種“以時(shí)間換空間”的方式；而ThreadLocal為每一個(gè)線程都提供了變量的副本，使得每個(gè)線程在某一時(shí)間訪問(wèn)到的并不是同一個(gè)對(duì)象（除了對(duì)變量的共享），是一種“以空間換時(shí)間”的方式。

10.面試官：既然談到了ThreadLocal，那你說(shuō)一說(shuō)它是怎么解決并發(fā)安全的？

（1）畫外音：若能提到“線程私有內(nèi)存”、“變量副本”那基本上就闊以了

（2）回答：它是Java提供的一種保存線程私有信息的機(jī)制，因?yàn)槠湓谡麄€(gè)線程生命周期內(nèi)有效，所以可以方便地在一個(gè)線程關(guān)聯(lián)的不同業(yè)務(wù)模塊之間傳遞信息，比如事務(wù)ID、Cookie等上下文相關(guān)信息。

ThreadLocal為每一個(gè)線程維護(hù)變量的副本，把共享數(shù)據(jù)的可見(jiàn)范圍限制在同一個(gè)線程之內(nèi)，其實(shí)現(xiàn)原理是，在ThreadLocal類中有一個(gè)Map，用于存儲(chǔ)每一個(gè)線程的變量的副本。

11.面試官：很多人都說(shuō)要慎用ThreadLocal，談?wù)勀愕睦斫?，使?span lang="EN-US">ThreadLocal需要注意些什么？

（1）畫外音：應(yīng)該是想說(shuō)remove操作吧.

（2）回答：使用ThreadLocal要注意remove；因?yàn)?span lang="EN-US">ThreadLocal的實(shí)現(xiàn)是其實(shí)基于一個(gè)ThreadLocalMap，在ThreadLocalMap中，它的key是一個(gè)弱引用；

而通常弱引用都會(huì)和引用隊(duì)列配合清理機(jī)制使用，但是ThreadLocal是個(gè)例外，它并沒(méi)有這么做；這意味著，廢棄項(xiàng)目的回收依賴于顯式地觸發(fā)，否則就要等待線程結(jié)束，進(jìn)而回收相應(yīng)ThreadLocalMap，這就是很多OOM的來(lái)源；

所以通常都會(huì)建議，應(yīng)用一定要自己負(fù)責(zé)remove，并且盡量不要和線程池一起使用！

面試官：好，那咱們今天就面到這里吧！??！

總結(jié):