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面试题:Java Executors调度策略中的线程复用原理

以FixedThreadPool为例,阐述在Java Executors调度策略下,线程是如何实现复用的?这种复用机制在高并发场景下会面临哪些挑战以及如何解决?
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编程语言Java

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FixedThreadPool线程复用原理

  1. 线程池初始化FixedThreadPool在创建时会指定线程池中线程的固定数量。例如,ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5); 创建了一个包含5个线程的线程池。
  2. 任务提交:当有任务(实现 RunnableCallable 接口)提交到线程池时,若此时有空闲线程,线程池会分配一个空闲线程来执行该任务。
  3. 线程复用:任务执行完毕后,该线程不会被销毁,而是返回线程池等待下一个任务。这是因为 FixedThreadPool 内部使用 LinkedBlockingQueue 来存储等待执行的任务,线程执行完当前任务后,会从队列中获取下一个任务继续执行,从而实现线程复用。

高并发场景下的挑战

  1. 队列溢出FixedThreadPool 使用的 LinkedBlockingQueue 是无界队列。在高并发场景下,如果任务提交速度远大于线程执行速度,队列会不断增长,最终可能导致 OutOfMemoryError
  2. 响应时间变长:由于队列不断堆积任务,新提交的任务需要等待较长时间才能被执行,导致整体响应时间变长。

解决方法

  1. 使用有界队列:可以自定义线程池,使用 ArrayBlockingQueue 等有界队列来代替 LinkedBlockingQueue。例如:
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    5, 
    5, 
    0L, 
    TimeUnit.MILLISECONDS, 
    new ArrayBlockingQueue<>(100));

这样可以避免队列无限增长,但需要合理设置队列容量,防止任务被拒绝。 2. 调整线程池参数:根据实际业务场景和硬件资源,合理调整线程池的核心线程数和最大线程数。例如,如果任务执行时间短且并发量高,可以适当增加线程数;如果任务执行时间长,可以减少线程数并增加队列容量。 3. 任务优先级处理:可以使用 PriorityBlockingQueue 来实现任务优先级,让重要任务优先执行,减少整体响应时间。需要自定义任务类实现 Comparable 接口来定义优先级。例如:

class PrioritizedTask implements Runnable, Comparable<PrioritizedTask> {
    private final int priority;
    // 其他任务相关属性和方法
    @Override
    public int compareTo(PrioritizedTask other) {
        return Integer.compare(this.priority, other.priority);
    }
}
PriorityBlockingQueue<PrioritizedTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    5, 
    5, 
    0L, 
    TimeUnit.MILLISECONDS, 
    queue);