使用Java無界隊(duì)列的線程池會(huì)怎么樣

本篇內(nèi)容主要講解“使用Java無界隊(duì)列的線程池會(huì)怎么樣”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“使用Java無界隊(duì)列的線程池會(huì)怎么樣”吧!

（1）背景引入

今天跟大家聊一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)大廠的Java面試題：使用無界隊(duì)列的線程池會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存飆升嗎？

因?yàn)樵诿婊ヂ?lián)網(wǎng)大廠的時(shí)候，一定會(huì)問并發(fā)，問并發(fā)的時(shí)候一定會(huì)問到線程池，問到線程池一定會(huì)問構(gòu)造線程池的一些參數(shù)的含義。

然后，有一些面試官會(huì)就線程池的具體場(chǎng)景，問一些可能會(huì)遇到的問題。

所以，在這里就可能有上述那樣一個(gè)面試中的問題，算是Java面試?yán)锵鄬?duì)來說高階一點(diǎn)的。

我相信大家一定起碼知道線程池是個(gè)什么東西的。簡(jiǎn)單來說，就是維護(hù)一個(gè)池子，池子里面放了很多的線程。

然后來一個(gè)任務(wù)，某個(gè)線程就獲取這個(gè)任務(wù)來執(zhí)行，任務(wù)執(zhí)行完之后線程是不會(huì)釋放掉的，而是停留在線程池里繼續(xù)等待下一個(gè)任務(wù)。

這樣的一個(gè)好處是你沒必要自己手動(dòng)頻繁的創(chuàng)建和銷毀線程，畢竟線程是較重的資源，頻繁的創(chuàng)建和銷毀對(duì)系統(tǒng)性能是沒好處的。

我們看看下面的圖，回顧一下線程池的含義。

（2）線程池是如何構(gòu)造的？

那么平時(shí)在Java里寫代碼的時(shí)候，大家記得不記得線程池是如何構(gòu)造出來的呢？

是不是類似下面那樣的代碼，比如說我們構(gòu)造一個(gè)線程數(shù)量固定的一個(gè)線程池：

那么Executors.newFixedThreadPool(10)內(nèi)部到底又是如何構(gòu)造出來線程池的呢？

其實(shí)很簡(jiǎn)單，翻開JDK源碼就可以看到里面的代碼如下：

簡(jiǎn)單來說，就是構(gòu)造了一個(gè)ThreadPoolExecutor對(duì)象實(shí)例，你大致就認(rèn)為他是一個(gè)線程池吧，傳入了一些參數(shù)，這些參數(shù)大致包含了：

  1  ·   corePoolSize

  2  ·   maximumPoolSize

  3  ·   keepAliveTime

  4  · workQueue

假如說我們構(gòu)造線程池傳入的線程數(shù)量是10，那么在這里，corePoolSize和maximumSize都是10，keepAliveTime默認(rèn)就是0，workQueue是一個(gè)無界的LinkedBlockingQueue。

接下來，我們具體來看看構(gòu)造一個(gè)線程池傳入一些參數(shù)之后，具體這個(gè)線程池的運(yùn)行原理是什么。

（3）線程池的運(yùn)行原理

簡(jiǎn)單來說，剛開始的時(shí)候其實(shí)線程池里是空的，就是一個(gè)線程都沒有的，如下圖所示。

接著如果你使用線程池提交一個(gè)任務(wù)進(jìn)去，希望由線程池里的一個(gè)線程來執(zhí)行，如下代碼所示，就是提交一個(gè)任務(wù)：

這個(gè)時(shí)候，線程池會(huì)先看一下，現(xiàn)在池子里的線程數(shù)量有沒有有達(dá)到corePoolSize指定的數(shù)量。

現(xiàn)在線程池里的線程數(shù)量是0，然后corePoolSize是10，那么肯定沒達(dá)到了，所以直接會(huì)在線程池里創(chuàng)建一個(gè)線程出來然后執(zhí)行這個(gè)任務(wù)，如下圖。

接著假如說，這個(gè)線程處理完一個(gè)任務(wù)了，那么此時(shí)線程是不會(huì)被銷毀的，他會(huì)一直等待下一個(gè)提交過來的任務(wù)。

那么，到底是怎么等待的呢？

很簡(jiǎn)單，線程池會(huì)搭配一個(gè)workQueue，比如這里搭配的就是一個(gè)無界的LinkedBlockingQueue，幾乎可以無限量放入任務(wù)。

然后那個(gè)線程處理完一個(gè)任務(wù)之后，就會(huì)用阻塞的方式嘗試從任務(wù)隊(duì)列里獲取任務(wù)，如果隊(duì)列是空的，他就會(huì)阻塞卡在那兒不動(dòng)，直到有人放一個(gè)任務(wù)到隊(duì)列里，他才會(huì)獲取到一個(gè)任務(wù)然后繼續(xù)執(zhí)行，循環(huán)往復(fù)，如下圖。

接著再次提交任務(wù)，線程池一判斷發(fā)現(xiàn)，誒？好像線程數(shù)量才只有1個(gè)，完全比corePoolSize（10個(gè)）要小，那么繼續(xù)直接在池子里創(chuàng)建一個(gè)線程，然后處理這個(gè)任務(wù)，處理完了繼續(xù)嘗試從workQueue里阻塞式獲取任務(wù)。

一直重復(fù)上面的操作，直到線程池里有10個(gè)線程了，達(dá)到了corePoolSize指定的數(shù)量，如下圖。

這個(gè)時(shí)候你如果再提交任務(wù)，他一下子發(fā)現(xiàn)，誒？不對(duì)啊，線程池里已經(jīng)有10個(gè)線程了，跟corePoolSize指定的線程數(shù)量一樣了。

那么現(xiàn)在，我就不需要?jiǎng)?chuàng)建任何一個(gè)額外的線程了，現(xiàn)在你只要提交任務(wù)，全部直接入隊(duì)到workQueue里就好。

此時(shí)線程池里的線程都阻塞式在workQueue上等待獲取任務(wù)，有一個(gè)任務(wù)進(jìn)來就會(huì)喚醒一個(gè)線程來處理這個(gè)任務(wù)，處理完了任務(wù)再次阻塞在workQueue上嘗試獲取下一個(gè)任務(wù)，如下圖所示這個(gè)意思。

這里我們看到他用的是一個(gè)無界的LinkedBlockingQueue，但是假如說他用的是一個(gè)有界的隊(duì)列呢？

比如說限定好了隊(duì)列最多只能放10個(gè)任務(wù)，那么假如說，線程池里的線程來不及處理任務(wù)了，然后隊(duì)列一下子放滿了10個(gè)任務(wù)。

此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)任務(wù)入隊(duì)的失敗，因?yàn)殛?duì)列滿了，無法入隊(duì)。

然后就會(huì)嘗試再次在線程池里創(chuàng)建線程，這個(gè)時(shí)候就會(huì)一直創(chuàng)建線程直到線程池里的線程數(shù)量達(dá)到maximumPoolSize指定的數(shù)量為止。

雖然這里fixed線程池默認(rèn)corePoolSize和maximumPoolSize的數(shù)量都是一致的，但是可以假設(shè)此時(shí)maximumPoolSize的數(shù)量是20呢？

那么就會(huì)繼續(xù)創(chuàng)建線程，直到線程數(shù)量達(dá)到20個(gè)，然后用額外創(chuàng)建的10個(gè)線程在隊(duì)列滿的情況下，繼續(xù)處理任務(wù)。

整個(gè)過程，如下圖所示：

接著萬一隊(duì)列滿了，然后線程池的線程數(shù)量達(dá)到了maximumPoolSize指定的數(shù)量了，你額外創(chuàng)建線程都無法創(chuàng)建了，此時(shí)會(huì)如何呢？

答案是：會(huì)reject掉，不讓你繼續(xù)提交任務(wù)了，此時(shí)默認(rèn)的就是拋出一個(gè)異常。

那么，在上圖中額外創(chuàng)建出來的，超出corePoolSize的那些線程呢？

他們一旦創(chuàng)建出來之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)線程池?cái)?shù)量已經(jīng)超過corePoolSize了，此時(shí)他們會(huì)嘗試等待workQueue里的任務(wù)。

一旦超過keepAliveTime指定的時(shí)間，還獲取不到任務(wù)，比如keepAliveTime是60秒，那么假如超過60秒獲取不到任務(wù)，他就會(huì)自動(dòng)釋放掉了，這個(gè)線程就銷毀了。

整個(gè)過程，如下圖所示。

（4）無界隊(duì)列引發(fā)的內(nèi)存飆升

明白了線程池的運(yùn)行原理了，這個(gè)面試題就好解答了。

我們以最常用的fixed線程池舉例，他的線程池?cái)?shù)量是固定的，因?yàn)樗玫氖墙跤跓o界的LinkedBlockingQueue，幾乎可以無限制的放入任務(wù)到隊(duì)列里。

所以只要線程池里的線程數(shù)量達(dá)到了corePoolSize指定的數(shù)量之后，接下來就維持這個(gè)固定數(shù)量的線程了。

然后，所有任務(wù)都會(huì)入隊(duì)到workQueue里去，線程從workQueue獲取任務(wù)來處理。

這個(gè)隊(duì)列幾乎永遠(yuǎn)不會(huì)滿，當(dāng)然這是幾乎，因?yàn)長(zhǎng)inkedBlockingQueue默認(rèn)的最大任務(wù)數(shù)量是Integer.MAX_VALUE，非常大，近乎于可以理解為無限吧。

只要隊(duì)列不滿，就跟maximumPoolSize、keepAliveTime這些沒關(guān)系了，因?yàn)椴粫?huì)創(chuàng)建超過corePoolSize數(shù)量的線程的。

同樣，給大家來一張圖，我們來看看：

那么此時(shí)萬一每個(gè)線程獲取到一個(gè)任務(wù)之后，他處理的時(shí)間特別特別的長(zhǎng)，長(zhǎng)到了令人發(fā)指的地步。比如處理一個(gè)任務(wù)要幾個(gè)小時(shí)，此時(shí)會(huì)如何？

當(dāng)然會(huì)出現(xiàn)workQueue里不斷的積壓越來越多得任務(wù)，不停的增加。

這個(gè)過程中會(huì)導(dǎo)致機(jī)器的內(nèi)存使用不停的飆升，最后也許極端情況下就導(dǎo)致JVM OOM了，系統(tǒng)就掛掉了。

所以這就是這個(gè)面試題背后你要知道的線程池的運(yùn)行原理，以及可能遇到的一些問題，大家要做到心里有數(shù)。

到此，相信大家對(duì)“使用Java無界隊(duì)列的線程池會(huì)怎么樣”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！