【JUC】线程池ThreadPoolTaskExecutor与面试题解读

1、ThreadPoolTaskExecutor 创建线程池

从它的创建和使用说起，创建和使用的代码如下：
创建：

   ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(corePoolSize);
        executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);
        executor.setQueueCapacity(queueCapacity);
        executor.setKeepAliveSeconds(keepAliveSeconds);
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        executor.setThreadNamePrefix("ExecutorPool-");
        executor.initialize();
        return executor;

使用：

 threadPoolTaskExecutor.execute(() -> {
                    //do something...
                });

上面创建线程池使用的是ThreadPoolTaskExecutor ，点击进入executor.initialize()方法：
ExecutorConfigurationSupport.java

	/**
	 * Set up the ExecutorService.
	 */
	public void initialize() {
		if (logger.isInfoEnabled()) {
			logger.info("Initializing ExecutorService" + (this.beanName != null ? " '" + this.beanName + "'" : ""));
		}
		if (!this.threadNamePrefixSet && this.beanName != null) {
			setThreadNamePrefix(this.beanName + "-");
		}
		this.executor = initializeExecutor(this.threadFactory, this.rejectedExecutionHandler);
	}

再进入initializeExecutor方法：
ThreadPoolTaskExecutor.java

	/**
	 * Note: This method exposes an {@link ExecutorService} to its base class
	 * but stores the actual {@link ThreadPoolExecutor} handle internally.
	 * Do not override this method for replacing the executor, rather just for
	 * decorating its {@code ExecutorService} handle or storing custom state.
	 */
	@Override
	protected ExecutorService initializeExecutor(
			ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler rejectedExecutionHandler) {

		BlockingQueue<Runnable> queue = createQueue(this.queueCapacity);

		ThreadPoolExecutor executor;
		if (this.taskDecorator != null) {
			executor = new ThreadPoolExecutor(
					this.corePoolSize, this.maxPoolSize, this.keepAliveSeconds, TimeUnit.SECONDS,
					queue, threadFactory, rejectedExecutionHandler) {
				@Override
				public void execute(Runnable command) {
					Runnable decorated = taskDecorator.decorate(command);
					if (decorated != command) {
						decoratedTaskMap.put(decorated, command);
					}
					super.execute(decorated);
				}
			};
		}
		else {
			executor = new ThreadPoolExecutor(
					this.corePoolSize, this.maxPoolSize, this.keepAliveSeconds, TimeUnit.SECONDS,
					queue, threadFactory, rejectedExecutionHandler);

		}

		if (this.allowCoreThreadTimeOut) {
			executor.allowCoreThreadTimeOut(true);
		}

		this.threadPoolExecutor = executor;
		return executor;
	}

ThreadPoolExecutor  executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,
									 maxPoolSize,
									 keepAliveSeconds,
 									 TimeUnit.SECONDS,
									 queue, 
									 threadFactory,
									 rejectedExecutionHandler);

可以看到new ThreadPoolExecutor（），ThreadPoolTaskExecutor 本质是使用ThreadPoolExecutor，那为何要存在ThreadPoolTaskExecutor?
ThreadPoolTaskExecutor的方法基本都是围绕如何创建ThreadPoolExecutor，安全有效设置各种参数，添一些行为等。
在这里插入图片描述
如下面设置MaxPoolSize（最大线程池数），它考虑到并发同步、threadPoolExecutor 是否为null的问题。
ThreadPoolTaskExecutor.java

/**
 * Set the ThreadPoolExecutor's maximum pool size.
 * Default is {@code Integer.MAX_VALUE}.
 * <p><b>This setting can be modified at runtime, for example through JMX.</b>
 */
public void setMaxPoolSize(int maxPoolSize) {
	synchronized (this.poolSizeMonitor) {
		this.maxPoolSize = maxPoolSize;
		if (this.threadPoolExecutor != null) {
			this.threadPoolExecutor.setMaximumPoolSize(maxPoolSize);
		}
	}
}

再如：
设置队列时，它会创建一个安全的队列，有合适大小的LinkedBlockingQueue或者没有大小的SynchronousQueue。从而避免使用newSingleThreadExecutor这类创建一个不安全的等待队列。
ThreadPoolTaskExecutor.java

/**
 * Create the BlockingQueue to use for the ThreadPoolExecutor.
 * <p>A LinkedBlockingQueue instance will be created for a positive
 * capacity value; a SynchronousQueue else.
 * @param queueCapacity the specified queue capacity
 * @return the BlockingQueue instance
 * @see java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue
 * @see java.util.concurrent.SynchronousQueue
 */
protected BlockingQueue<Runnable> createQueue(int queueCapacity) {
	if (queueCapacity > 0) {
		return new LinkedBlockingQueue<>(queueCapacity);
	}
	else {
		return new SynchronousQueue<>();
	}
}

newSingleThreadExecutor方式创建的等待队列中的LinkedBlockingQueue容量是Integer.MAX_VALUE
Executors.java

 public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

LinkedBlockingQueue.java

 public LinkedBlockingQueue() {
        this(Integer.MAX_VALUE);
    }

ThreadPoolTaskExecutor的父类ExecutorConfigurationSupport的方法可以设置BeanName、ThreadNamePrefix等。
在这里插入图片描述
总结来说在spring项目中使用ThreadPoolTaskExecutor创建线程池是首推使用的。

2、ThreadPoolExecutor解读

2.1 基本使用介绍

ThreadPoolExecutor  executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,
									 maxPoolSize,
									 keepAliveSeconds,
 									 TimeUnit.SECONDS,
									 queue, 
									 threadFactory,
									 rejectedExecutionHandler);

corePoolSize：线程池的核心线程数，定义了最小可以同时运行的线程数量。
maximumPoolSize：线程池的最大线程数。队列中存放的任务达到队列容量时，可以同时运行的线程数量变为最大线程数。
keepAliveTime：当线程池中的线程数量大于corePoolSize时，如果没有新任务提交，核心线程外的线程不会立即销毁，而是会等待，直到等待的时间超过了KeepAliveTime才会被回收销毁。
unit：keepAliveTime参数的时间单位，包括DAYS、HOURS、MINUTES、MILLISECONDS等。
workQueue：用于保存等待执行任务的阻塞队列。可以选择以下集个阻塞队列：
- ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的阻塞队列，此队列按FIFO原则对元素进行排序；
- LinkedBlockingQueue：是一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO排序元素，吞吐量通常高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列；
- SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量常高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool()使用了这个队列；
- PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无限阻塞队列；
threadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过工厂给每个创造出来的线程设置更有意义的名字。使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线程设置有意义的名字：new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat(“XX-task-%d”).build();7）handler：饱和策略。若当前同时运行的线程数量达到最大线程数量并且队列已经被放满，ThreadPoolExecutor定义了一些饱和策略：
- ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：直接抛出RejectedExecutionException异常来拒绝处理新任务；
- ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：只用调用者所在的线程来运行任务，会降低新任务的提交速度，影响程序的整体性能；
- ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：不处理新任务，直接丢弃掉；
- ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最近的一个任务，执行当前任务；
处理流程：

在这里插入图片描述
1.在创建了线程池之后，等待提交过来的任务请求
2.当调用execute()方法添加一个请求任务的时候，线程池会做出如下判断：
2.1 如果正在运行的线程数量小于corePoolSize，那么马上创建线程运行这个程序
2.2 如果正在运行的线程数量大于或者等于corePoolSize，那么将这个任务放入队列
2.3 如果这个时候队列满了并且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻执行这个任务
2.4 如果队列满了并且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行
3. 当一个线程完成任务的时候，它会从队列中取下一个任务来执行
4. 当一个线程无事可做超过一定时间（keepAliveTime）时：线程会判断如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就会被停掉。
最经典的比喻是银行办理业务，可以很形象的去理解线程池七个核心参数之间的关系：