面试题：Java线程池运行状态转换及资源管理

Question

当Java线程池从运行状态转换到其他状态（如SHUTDOWN状态）时，线程池中的任务和线程资源是如何管理的？请详细说明任务队列、工作线程的处理逻辑以及可能会遇到的问题及解决方案。

Answer 1

任务队列处理逻辑

1. SHUTDOWN状态：
   • 当线程池进入SHUTDOWN状态时，不再接受新任务，但会继续执行任务队列中已有的任务。
   • 任务队列中的任务会按照其入队顺序，由工作线程依次取出并执行。
2. STOP状态：
   • 线程池进入STOP状态时，不仅不再接受新任务，还会尝试停止正在执行的任务，并且会清空任务队列。

工作线程处理逻辑

1. SHUTDOWN状态：
   • 工作线程在执行完当前任务后，会去任务队列中获取新的任务继续执行。
   • 如果任务队列中没有任务，工作线程会进入等待状态（通过await()方法等机制），直到有新任务加入队列或者线程池被关闭。
2. STOP状态：
   • 对于正在执行任务的工作线程，线程池会调用interrupt()方法中断线程。工作线程需要能够响应中断，例如在合适的地方检查Thread.currentThread().isInterrupted()，并进行相应的清理和终止操作。
   • 对于处于等待状态的工作线程，interrupt()方法会唤醒它们，使其可以检查中断状态并进行终止操作。

可能遇到的问题及解决方案

1. 任务无法正常停止：
   • 问题：在STOP状态下，有些任务可能不响应中断，导致无法正常停止。
   • 解决方案：在编写任务代码时，要确保任务能够正确响应中断。例如，在循环中检查Thread.currentThread().isInterrupted()，并在适当的时候终止任务。对于一些无法响应中断的阻塞操作（如Socket.accept()），可以使用带有超时的方法，或者使用Selector等非阻塞方式替代。
2. 任务队列残留任务：
   • 问题：在某些情况下，可能会出现任务队列中的任务没有被完全执行就被终止的情况。
   • 解决方案：在关闭线程池之前，可以先调用awaitTermination()方法，设置一个合理的超时时间，等待线程池中的任务执行完毕。例如：

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
// 提交任务
executorService.shutdown();
try {
    if (!executorService.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {
        executorService.shutdownNow();
        if (!executorService.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {
            System.err.println("Pool did not terminate");
        }
    }
} catch (InterruptedException ie) {
    executorService.shutdownNow();
    Thread.currentThread().interrupt();
}

3. 工作线程资源泄漏：
   • 问题：如果工作线程在异常情况下没有正确清理资源，可能会导致资源泄漏。
   • 解决方案：在工作线程的任务代码中，使用try - finally块来确保无论任务执行成功还是失败，都能正确释放资源，如关闭文件句柄、数据库连接等。