文章目录
- 85. 简述多线程常见的同步工具类?
- 1. Semaphore(信号量)
- 2. CountDownLatch(闭锁)
- 3. CyclicBarrier(栅栏)
- 4. Exchanger(交换器)
- 总结
- 86. 请列举ThreadPoolexecutor参数配置?
- 87. 简述线程池任务饱和时处理策略?
- 1. **Abort策略(或称为抛出异常策略)**
- 2. **CallerRuns策略(或称为调用者运行策略)**
- 3. **Discard策略(或称为丢弃策略)**
- 4. **DiscardOldest策略(或称为丢弃最旧任务策略)**
- 5. **其他策略**
- 总结
- 88. 简述什么是Executor ?
- 一、定义与功能
- 二、作用与优势
- 三、与线程池的关系
- 四、使用场景
- 89. 列举Executors可以创建哪些类型的线程池?
- 90. 简述列举Executor的生命周期?
- 1. 初始状态(未启动)
- 2. 运行状态(RUNNING)
- 3. 关闭过程(SHUTDOWN/STOP)
- 4. 整理状态(TIDYING)
- 5. 终止状态(TERMINATED)
- 总结
85. 简述多线程常见的同步工具类?
多线程常见的同步工具类在Java中主要包括以下几种:
1. Semaphore(信号量)
- 作用:Semaphore通过维护一组许可(permits)来控制同时访问某个资源的线程数量。与互斥锁(如ReentrantLock)不同,Semaphore允许多个线程同时访问资源,但总数不超过设定的许可数。
- 特点:
- 支持公平锁和非公平锁。
- 基于AQS(AbstractQueuedSynchronizer)实现。
- 可以通过
acquire()
方法获取许可,通过release()
方法释放许可。 - 当没有可用许可时,
acquire()
方法会使线程阻塞,直到有许可被释放。
2. CountDownLatch(闭锁)
- 作用:CountDownLatch是一个同步辅助类,允许一个或多个线程等待直到在其他线程中执行的一组操作完成。
- 特点:
- 通过
countDown()
方法减少计数器的值,每调用一次减1。 - 当计数器的值减至0时,所有等待的线程会被唤醒继续执行。
- 计数器不能重置,即CountDownLatch是一次性的。
- 通过
3. CyclicBarrier(栅栏)
- 作用:CyclicBarrier允许一组线程互相等待,直到它们都达到某个公共屏障点(common barrier point)。在屏障点处,线程被阻塞,直到最后一个线程到达。然后,屏障被打开,所有线程继续执行。
- 特点:
- 支持重用。即在一组线程都通过屏障后,屏障可以被重置并再次使用。
- 提供了可选的Runnable命令,该命令在所有线程到达屏障后,但在它们被释放之前执行。
4. Exchanger(交换器)
- 作用:Exchanger是一个用于在两个线程之间交换数据的同步点。它允许两个线程在某个点进行数据的交换,并在这个点上等待对方线程到达,以便完成交换。
- 特点:
- 适用于两个线程之间的数据交换。
- 如果某个线程先到达交换点,它将一直等待直到另一个线程到达,然后两个线程交换数据并继续执行。
总结
以上四种同步工具类各有特点,适用于不同的多线程同步场景。Semaphore适用于控制同时访问资源的线程数量,CountDownLatch适用于等待一组线程完成操作,CyclicBarrier适用于一组线程在继续执行前相互等待,而Exchanger则适用于两个线程之间的数据交换。这些工具类共同构成了Java多线程同步的强大机制。
86. 请列举ThreadPoolexecutor参数配置?
ThreadPoolExecutor是Java中的一个类,用于创建并管理线程池。它提供了多个参数以便根据不同的需求来定制线程池的行为。ThreadPoolExecutor的主要参数配置包括:
-
corePoolSize(核心线程数):
- 描述:线程池中保持活动的最小线程数。即使线程处于空闲状态,核心线程也不会被终止。
- 重要性:这个参数决定了线程池在空闲状态下将保持多少线程,以便能够迅速响应新的任务。
-
maximumPoolSize(最大线程数):
- 描述:线程池能够容纳的最大线程数。当线程池中的线程数超过这个值时,如果任务队列已满,则任务将被阻塞或根据拒绝策略处理。
- 重要性:这个参数限制了线程池同时运行的最大线程数,有助于避免系统资源被过多线程耗尽。
-
keepAliveTime(非核心线程空闲时间):
- 描述:非核心线程(即数量超过corePoolSize的线程)在空闲状态下等待新任务的最长时间。如果在这段时间内没有新的任务提交给线程池,这些线程将被终止。
- 重要性:这个参数有助于减少系统资源的浪费,通过回收长时间空闲的线程。
-
unit(时间单位):
- 描述:keepAliveTime的时间单位。可以是TimeUnit的枚举值,如TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MILLISECONDS等。
- 重要性:这个参数与keepAliveTime配合使用,定义了非核心线程的空闲时间长度。
-
workQueue(任务队列):
- 描述:用于存放待执行任务的阻塞队列。当线程池中的线程数达到corePoolSize时,新任务将被放入队列中等待执行。
- 重要性:任务队列的选择会影响线程池的性能和响应能力。常用的队列类型包括ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue和SynchronousQueue等。
-
threadFactory(线程工厂):
- 描述:用于创建新线程的工厂。通过实现ThreadFactory接口,可以自定义线程的创建方式,例如设置线程的名称、优先级、是否为守护线程等。
- 重要性:线程工厂提供了自定义线程属性的能力,有助于更好地管理和监控线程池中的线程。
-
handler(拒绝策略):
- 描述:当任务队列已满且线程池中的线程数已达到maximumPoolSize时,如果再有新任务提交给线程池,则根据这个参数指定的策略来处理无法执行的任务。
- 重要性:拒绝策略定义了当线程池无法容纳更多任务时的处理方式,有助于避免因任务无法执行而导致的系统崩溃或资源浪费。
以上参数共同决定了ThreadPoolExecutor的行为和性能。在配置线程池时,需要根据具体的应用场景和需求来选择合适的参数值。例如,对于计算密集型任务,可以适当增加corePoolSize和maximumPoolSize的值;对于IO密集型任务,可以减小这些值并增加线程工厂中线程的堆栈大小等。
87. 简述线程池任务饱和时处理策略?
线程池任务饱和时的处理策略,是指当线程池中的任务队列已满,且无法再创建新的线程来执行任务时,线程池所采取的一系列措施来应对新提交的任务。这些策略对于保持系统的稳定性和性能至关重要。以下是几种常见的线程池任务饱和处理策略:
1. Abort策略(或称为抛出异常策略)
- 描述:当线程池无法接受新任务时,会抛出一个
RejectedExecutionException
异常。这是默认的饱和策略。 - 优点:可以明确地告知调用者任务无法被执行,方便进行错误处理。
- 缺点:如果调用者没有捕获异常,可能会导致程序崩溃。
2. CallerRuns策略(或称为调用者运行策略)
- 描述:当线程池无法接受新任务时,会将任务交给调用线程(即提交任务的线程)来执行。
- 优点:可以避免任务的丢失,并且在一定程度上降低新任务的提交速度,从而减轻线程池的压力。
- 缺点:如果调用者线程本身就是主线程或UI线程,可能会导致主线程或UI线程被阻塞,影响用户体验或程序的整体性能。
3. Discard策略(或称为丢弃策略)
- 描述:当线程池无法接受新任务时,会默默丢弃掉这个任务,不会抛出异常,也不会执行。
- 优点:实现简单,不会对系统造成额外的负担。
- 缺点:可能会丢失重要任务,导致数据不一致或业务逻辑错误。
4. DiscardOldest策略(或称为丢弃最旧任务策略)
- 描述:当线程池无法接受新任务时,会丢弃队列中最旧的任务(即最早提交但尚未执行的任务),并尝试提交新任务。
- 优点:能够处理新任务,且优先保证新任务的执行。
- 缺点:可能会丢弃一些已经等待了很久但尚未执行的重要任务。
5. 其他策略
除了上述四种常见的策略外,还有一些其他的策略,如:
- 动态队列策略:线程池中的任务队列可以根据系统负载情况进行动态调整。当系统负载较高时,队列可以自动扩大以容纳更多的任务;当系统负载较低时,队列可以自动缩小以减少系统开销。
- 渐近阻塞策略:当线程池中的任务队列已满时,新提交的任务会先进入一个临时队列,随着时间的推移,临时队列中的任务会逐渐增加,直到达到某个阈值或触发条件,才会转变为阻塞策略。这种策略可以平衡任务提交速度和系统负载。
总结
线程池任务饱和时的处理策略是线程池管理中的一个重要环节,需要根据具体的业务场景和需求进行选择和配置。在实际应用中,可能需要根据系统的实际情况进行动态调整和优化,以保证系统的稳定性和性能。
88. 简述什么是Executor ?
Executor是Java中的一个重要概念,特别是在处理并发编程和线程池时。以下是Executor的详细解释:
一、定义与功能
Executor是一个接口,位于java.util.concurrent
包中。它定义了一个用于执行任务的方法execute(Runnable command)
。这个方法允许你将一个实现了Runnable
接口的任务提交给Executor执行,而具体的执行策略(如直接执行、线程池执行等)则由实现Executor接口的类来决定。Executor的主要目的是提供一种标准的方法来解耦任务的提交和执行过程,从而提高程序的并发性和可管理性。
二、作用与优势
Executor的主要作用包括:
- 解耦任务提交与执行:通过Executor,你可以将任务的提交和执行过程分开,这有助于你更灵活地控制任务的执行策略,如并发度、执行顺序等。
- 简化线程管理:Executor框架提供了一系列的接口和类来简化线程池的使用和管理,避免了直接使用
Thread
类时可能遇到的复杂性和错误。 - 提高性能和资源利用率:通过线程池,Executor能够重用线程,减少线程的创建和销毁开销,同时控制并发度,避免系统资源被过度消耗。
三、与线程池的关系
在Java中,线程池是通过Executor框架来实现的。Executor框架提供了一系列的接口和类来支持线程池的使用和管理,包括ExecutorService
接口、ThreadPoolExecutor
类以及Executors
工具类等。其中,Executors
是一个实用类,它提供了一系列静态工厂方法来创建不同类型的线程池实例,如固定大小的线程池、可缓存的线程池、单线程的线程池等。这些线程池实例都实现了ExecutorService
接口,并提供了丰富的方法来管理线程池中的线程和任务。
四、使用场景
Executor框架在Java并发编程中有着广泛的应用场景,包括但不限于:
- 处理大量并发请求:在Web服务器、数据库连接池等场景中,需要处理大量的并发请求,此时可以使用Executor框架来创建和管理线程池,以提高响应速度和系统吞吐量。
- 定时和周期性任务执行:在需要定时或周期性执行任务的场景中,可以使用
ScheduledExecutorService
接口来创建线程池,并通过其提供的定时任务调度功能来实现。 - 资源密集型任务处理:对于CPU或IO密集型任务,可以通过Executor框架来合理分配系统资源,避免单个任务占用过多资源导致其他任务无法执行。
综上所述,Executor是Java并发编程中一个重要的接口和概念,它提供了一种标准的方法来解耦任务的提交和执行过程,并通过线程池来简化线程的管理和提高程序的并发性能。
89. 列举Executors可以创建哪些类型的线程池?
Executors
是 Java 并发包 java.util.concurrent
中提供的一个工厂类,用于创建不同类型的线程池。通过 Executors
类提供的静态工厂方法,可以很方便地创建出以下几种类型的线程池:
-
FixedThreadPool:固定大小的线程池。这种线程池中的线程数量是固定的,当线程池中的线程都处于活动状态时,新任务会被放入到等待队列中。如果任务无法添加到等待队列中(因为队列已满),则可能会拒绝新任务。
-
CachedThreadPool:可缓存的线程池。这种线程池会根据需要创建新线程,如果线程池中的线程空闲时间超过指定时间,这些线程将被终止并从池中移除。如果所有线程都在忙于执行任务,则新的任务会被添加到队列中,但不会创建新线程来执行它,直到有线程可用。
-
SingleThreadExecutor:单线程的线程池。这种线程池使用单个线程来执行任务,这个线程会按顺序地执行队列中的任务。如果任务以比它们被添加到队列的速度更快的速度执行,则单个线程可能会创建出可伸缩性瓶颈。
-
ScheduledThreadPool:可调度的线程池。这种线程池可以安排在给定延迟后运行命令,或者定期地执行命令。它支持延迟执行和周期执行的任务。
-
SingleThreadScheduledExecutor:单线程的定时调度线程池。这个线程池是
ScheduledThreadPool
的一个特例,它使用单个线程来执行所有任务,保证所有任务按照任务被安排执行的顺序来执行。
使用 Executors
类创建线程池时,需要注意合理配置线程池的参数,如线程数量、队列类型及大小等,以避免资源耗尽或性能瓶颈等问题。同时,也需要注意线程池的关闭和资源的回收,以避免内存泄漏等问题。
从 Java 9 开始,还引入了更多的并行流操作和新的并发工具,但 Executors
类提供的线程池类型仍然是并发编程中最常用的基础工具之一。
90. 简述列举Executor的生命周期?
Executor的生命周期可以概括为几个关键阶段,这些阶段描述了Executor从创建到销毁的整个过程。以下是对Executor生命周期的详细简述:
1. 初始状态(未启动)
- 在这个阶段,Executor(特别是线程池Executor)还未被创建或初始化。一旦通过相应的构造函数或工厂方法(如
Executors
类中的静态方法)创建并初始化,Executor就准备进入运行状态。
2. 运行状态(RUNNING)
- Executor进入运行状态后,可以接受并执行新的任务。对于线程池来说,这个阶段线程池中的线程会开始执行队列中的任务,或者等待新任务的到来。在这个阶段,线程池会根据需要动态调整线程数量(如果配置了动态线程调整)。
3. 关闭过程(SHUTDOWN/STOP)
-
Executor提供了两种方式来关闭其运行:
shutdown()
和shutdownNow()
。- shutdown():这是一个平缓的关闭过程。当调用此方法时,Executor将停止接受新的任务,但会等待已经提交的任务(包括已经进入队列但尚未开始执行的任务)全部执行完成。此时,Executor处于SHUTDOWN状态。
- shutdownNow():这是一个立即关闭的过程。当调用此方法时,Executor会尝试停止所有正在执行的任务(通过中断线程的方式),并且不再处理队列中等待的任务。此时,Executor会进入STOP状态。此外,
shutdownNow()
还会返回一个列表,包含那些已经提交但尚未开始执行的任务。
4. 整理状态(TIDYING)
- 在SHUTDOWN或STOP状态后,如果所有任务都已完成且线程池中没有任何线程(即
workerCount
为0),Executor会进入TIDYING状态。在这个阶段,会执行一些清理工作,比如调用terminated()
钩子方法(如果有的话)。
5. 终止状态(TERMINATED)
- 当Executor完成TIDYING状态的清理工作并退出TIDYING状态时,它就进入了TERMINATED状态。这标志着Executor的生命周期结束,此时可以安全地释放Executor占用的所有资源。
总结
Executor的生命周期包括初始状态、运行状态、关闭过程(SHUTDOWN/STOP)、整理状态(TIDYING)和终止状态(TERMINATED)。了解这些状态及其转换对于合理使用Executor框架、管理线程资源以及避免资源泄漏和性能问题至关重要。通过调用shutdown()
或shutdownNow()
方法,可以控制Executor的关闭过程,并通过isTerminated()
等方法检查Executor的状态。
答案来自文心一言,仅供参考