Java面试中的核心考点：线程池与Executor

在Java的世界里，如果你问起面试官最关心哪些技术点，线程池和Executor绝对是绕不开的话题。它们不仅是Java并发编程的核心组件，更是构建高性能应用程序的关键所在。今天，咱们就来聊聊这个既重要又有趣的主题，让你在面试中底气十足。

为什么线程池如此重要？

想象一下，如果你每次都需要手动创建和销毁线程，这就像在开派对的时候，每邀请一位客人就单独安排一辆车接送一样麻烦且效率低下。线程池的出现就是为了解决这个问题。它就像是一个专业的司机团队，负责管理车辆和接送客人，这样你就可以专注于更重要的事情——比如准备美食和布置场地。

在线程池中，我们预先把一些线程准备好，当有任务需要执行时，就从线程池中取出一个空闲线程来处理任务。任务完成后，线程不会被销毁，而是重新放回线程池，等待下一次任务的到来。这种方式大大提高了线程的复用率，减少了频繁创建和销毁线程带来的开销。

Executor框架简介

Java中的线程池是通过Executor框架来实现的。Executor框架的核心接口是Executor，它定义了一个方法execute(Runnable command)，用于执行一个任务。Executor框架提供了多种具体的实现类，其中最常用的是ThreadPoolExecutor和
ScheduledThreadPoolExecutor。

Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
executor.execute(() -> {
    System.out.println("线程池执行任务");
});

在这个简单的例子中，我们使用Executors工具类创建了一个固定大小为5的线程池，并向线程池提交了一个Runnable任务。当线程池中有可用线程时，它会立即执行这个任务；如果没有可用线程，则任务会被放入队列中等待。

ThreadPoolExecutor详解

ThreadPoolExecutor是Executor框架中最灵活的实现类之一。它允许开发者自定义线程池的行为，比如线程的数量、任务队列的类型以及拒绝策略等。

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    2, // 核心线程数
    4, // 最大线程数
    60L, // 线程空闲时间
    TimeUnit.SECONDS, // 时间单位
    new LinkedBlockingQueue<>() // 任务队列
);

executor.submit(() -> {
    System.out.println("执行任务");
});

在这个例子中，我们创建了一个核心线程数为2，最大线程数为4的线程池。当线程池中的线程都处于忙碌状态时，新来的任务会被放入LinkedBlockingQueue中等待。如果队列满了，且线程数达到了最大值，那么新的任务就会根据设置的拒绝策略被处理。

线程池的任务队列

线程池中的任务队列是一个非常重要的组成部分。它可以分为有界队列和无界队列两大类。有界队列意味着队列有一个固定的容量，当队列满时，新任务将无法被接受，直到已有任务完成。而无界队列则没有容量限制，理论上可以无限容纳新任务。

常见的任务队列包括：

• ArrayBlockingQueue：一个由数组支持的有界阻塞队列。
• LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的可选有界或无界阻塞队列。
• SynchronousQueue：一个特殊的队列，它不存储元素，每个插入操作必须等待一个对应的删除操作，反之亦然。

选择合适的任务队列对于线程池的性能至关重要。例如，在高负载情况下，使用有界队列可以防止系统过载，但可能会导致任务被拒绝；而使用无界队列虽然可以吸收大量任务，但可能会导致内存耗尽。

线程池的拒绝策略

当线程池中的所有线程都在忙于处理任务，同时任务队列也已经满了，这时候新来的任务就需要采取某种措施来处理。这就是所谓的“拒绝策略”。

Java提供了四种内置的拒绝策略：

• AbortPolicy：默认策略，直接抛出RejectedExecutionException异常。
• CallerRunsPolicy：由调用线程（即提交任务的线程）来执行该任务。
• DiscardPolicy：直接丢弃任务，没有任何提示。
• DiscardOldestPolicy：丢弃任务队列中最老的任务，然后尝试重新提交当前任务。

例如，我们可以这样配置一个线程池使用CallerRunsPolicy：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    2,
    4,
    60L,
    TimeUnit.SECONDS,
    new LinkedBlockingQueue<>(),
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
);

在这个配置中，当线程池和队列都满了时，新任务将由主线程来执行，而不是直接被抛弃或者抛出异常。

ScheduledThreadPoolExecutor的魅力

除了普通的线程池外，
ScheduledThreadPoolExecutor还为我们提供了定时和周期性执行任务的能力。这对于那些需要定期执行的任务来说是非常有用的，比如日志清理、数据备份等。

ScheduledThreadPoolExecutor scheduler = new ScheduledThreadPoolExecutor(2);

// 延迟2秒后开始执行，之后每隔3秒执行一次
scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> {
    System.out.println("定时任务执行");
}, 2, 3, TimeUnit.SECONDS);

在这个例子中，我们创建了一个包含两个线程的调度线程池，并设置了一个任务，该任务将在延迟2秒后开始执行，并且之后每隔3秒重复执行一次。

总结

线程池和Executor框架是Java并发编程的基础，掌握它们不仅可以帮助我们在面试中脱颖而出，还能让我们写出更高效、更稳定的程序。记住，合理配置线程池的参数，选择合适的任务队列和拒绝策略，以及善用
ScheduledThreadPoolExecutor的定时任务功能，都是成为一名优秀的Java开发者不可或缺的技能。希望这篇文章能成为你通往成功之路的一盏明灯！