面试题：Java可缓存线程池的核心原理及资源管理要点

Question

请简述Java中可缓存线程池（CachedThreadPool）的核心工作原理，以及在资源管理方面它是如何做到高效利用线程资源的？举例说明在实际应用场景中，可缓存线程池可能面临的资源管理问题及解决方案。

Answer 1

核心工作原理

1. 线程创建策略：CachedThreadPool是一种可缓存的线程池，它并不会限制线程的数量。当有新任务提交时，如果线程池中有空闲线程，则复用空闲线程来执行任务；若没有空闲线程，就会创建一个新的线程来处理任务。
2. 线程缓存机制：线程池会维护一个线程队列，空闲线程会被放入这个队列中。当有新任务到来时，优先从队列中获取空闲线程。如果队列中没有空闲线程，才创建新线程。这种机制使得线程可以被重复利用，减少了线程创建和销毁的开销。

资源管理方面高效利用线程资源的方式

1. 减少线程创建销毁开销：通过复用空闲线程，避免了频繁创建和销毁线程所带来的系统开销。创建和销毁线程涉及到操作系统内核态和用户态的切换，开销较大。CachedThreadPool的缓存机制减少了这种开销，提高了线程资源的利用效率。
2. 自适应线程数量调整：线程池会根据任务的数量和执行情况动态调整线程数量。当任务较多时，线程池会创建更多的线程来处理任务；当任务减少时，空闲时间超过60秒的线程会被销毁，从而释放资源，使得线程资源能够根据实际需求进行动态分配。

实际应用场景中可能面临的资源管理问题及解决方案

问题：

1. 线程过多导致系统资源耗尽：在短时间内如果有大量任务提交，CachedThreadPool会不断创建新线程，可能导致系统资源（如内存、CPU等）被耗尽，从而影响系统的整体性能，甚至导致系统崩溃。例如，在高并发的Web应用中，短时间内大量用户请求涌入，可能使线程数量急剧增加。
2. 线程空闲时间过长占用资源：虽然空闲线程在60秒后会被销毁，但如果任务执行时间较短且任务间歇时间较长，可能会有大量线程长时间处于空闲状态，占用系统资源。

解决方案：

1. 设置线程池大小上限：可以通过自定义线程池来设置线程数量的上限，避免线程无限制创建。例如，使用ThreadPoolExecutor类，通过设置corePoolSize和maximumPoolSize参数来限制线程数量。示例代码如下：

ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
    5, // corePoolSize
    10, // maximumPoolSize
    60L, TimeUnit.SECONDS,
    new SynchronousQueue<>()
);

2. 优化任务调度：合理规划任务的提交方式，避免短时间内大量任务集中提交。可以采用队列缓冲等方式，将任务进行排队，按一定的速率提交到线程池中执行。例如，使用BlockingQueue来缓存任务，控制任务的提交速率。示例代码如下：

BlockingQueue<Runnable> taskQueue = new ArrayBlockingQueue<>(100);
ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
    5,
    10,
    60L, TimeUnit.SECONDS,
    taskQueue
);

这样可以将任务先缓存到队列中，线程池按自身能力从队列中获取任务执行，避免线程池瞬间创建过多线程。