面试题：网络编程之非阻塞I/O模型下的并发控制基础

Question

在非阻塞I/O模型下，简述如何使用线程池来实现并发控制，说明线程池的主要参数及其作用。

Answer 1

非阻塞I/O模型下使用线程池实现并发控制

1. 总体思路：在非阻塞I/O模型中，当I/O操作不具备条件时，系统调用会立即返回，不会阻塞线程。利用线程池来处理这些I/O操作返回的事件，线程池中的线程负责执行具体的业务逻辑，从而实现并发控制。
2. 具体实现：
   • 应用程序注册非阻塞I/O事件（如读、写事件）到事件多路复用器（如Linux下的epoll，Windows下的IOCP）。
   • 事件多路复用器监测这些事件，当有事件发生时，将对应的任务提交到线程池。
   • 线程池中的线程从任务队列中取出任务并执行。

线程池主要参数及其作用

1. 核心线程数（Core Pool Size）：
   • 作用：线程池中会一直存活的线程数量，即使这些线程处于空闲状态，也不会被销毁。当新任务提交到线程池时，如果当前线程池中的线程数小于核心线程数，会创建新的线程来处理任务。
2. 最大线程数（Maximum Pool Size）：
   • 作用：线程池中允许存在的最大线程数量。当任务队列已满且当前线程数小于最大线程数时，会继续创建新线程来处理任务。如果线程数达到最大线程数且任务队列也已满，新任务的处理策略由拒绝策略决定。
3. 任务队列（Work Queue）：
   • 作用：用于存放等待执行的任务。当线程池中的线程数达到核心线程数后，新提交的任务会被放入任务队列中等待执行。常见的任务队列类型有ArrayBlockingQueue（有界队列）、LinkedBlockingQueue（无界队列）、SynchronousQueue（同步队列）等。不同类型的队列对线程池的性能和资源消耗有不同影响。
4. 线程存活时间（Keep - Alive Time）：
   • 作用：当线程池中的线程数量超过核心线程数时，多余的空闲线程在存活时间内如果没有新任务分配，将会被销毁。这个参数可以控制线程池在任务减少时回收资源。
5. 时间单位（Time Unit）：
   • 作用：用于指定线程存活时间的时间单位，如毫秒（MILLISECONDS）、秒（SECONDS）、分钟（MINUTES）等。
6. 拒绝策略（Rejected Execution Handler）：
   • 作用：当任务队列已满且线程数达到最大线程数，新任务无法被接受时，线程池会按照拒绝策略来处理这些任务。常见的拒绝策略有AbortPolicy（直接抛出异常）、CallerRunsPolicy（将任务交回给调用者线程执行）、DiscardPolicy（直接丢弃任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃队列中最老的任务，然后尝试提交新任务）。