面试官：你在项目中用过 多线程 吗？
The following article is from Java后端技术全栈 Author 田哥
最近，从去年到现在，我给小伙伴们做模拟面试已有100多场。有时候我也在想，现在真的很卷吗？大部分人第一次模拟面试结束，给我的感觉不像大家说的那么卷。
奇怪的现象
我在做模拟面试的过程中，无意中发现一个现象，就是如果问八股文，问知识点，在校生或刚刚毕业不久的，回答的斗殴挺好的，往往是工作三五年的在这一块非常欠缺。
我也私下问过很多人，为什么这种现象，主要原因差不多就是：
每天太忙，没时间学习 年纪大了，记不住 就是不要想学
工作三五年的也不是就真的没有优点，他们的优点就是有大量的项目经验。换着问项目业务和设计之类的，他们明显占优势，但，问他们稍微往深的问，就会懵逼。比如：你们项目中使用到了Redis，用来干嘛，他们能立马回答上来。
如果继续追问：如何保证Redis和数据库中的数据一致性？然后就会稀里糊涂的回答。还有就是问他们Redis的持久化方式使用的是哪种？“这个没注意，不是我安装的”，继续问：那你觉得哪种方式更好，答案各种各样的都有。
总结起来就亮点：
学生或新人，八股文占优势（也有一部分啥都不知道，啥也没去背的）。 三五年有项目经验，但大部分都停留在用上面，稍微问题问题就容易暴露自己的家点（也有一小分部知道的比较多）
在模拟面试的时候，我问过很多人是否在项目中用过并发编程的相关技术，用了什么？
基本上都回答：用过线程池
好吧，接下来，那我们就以一个线程池的面试题来对比以上两类人的回答。
聊聊线程池
线程池核心参数
学生或新人：基本上都是一口气就能吧这些参数回答上来，另外有部分优秀的会对这些参数做一个解释。
三五年的：部分人能全部回答出来，一部分人能说出核心线程数、最大线程数，其他参数就吱吱呜呜的回答，还有一部分就是完全一脸懵逼。
我们来看看到底有哪些参数：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
corePoolSize：核心线程数maximumPoolSize：最大线程数keepAliveTime：空闲时间unit：空闲时间单位workQueue：阻塞队列threadFactory：线程工厂handler：拒绝策略
问核心参数时，至少要回答corePoolSize、maximumPoolSize、workQueue、handler。还是建议全部回答吧，反正也没几个参数。
线程池原理
学生或新人：按照八股文来回答一番，甚至有的在回答核心参数的时候，顺带着就会把线程池的原理给说了（刚刚遇到能说的，就顺带着多说点）。
三五年的：有部分人也会按照八股文上的来回答，有部分人是吱吱呜呜的，不知道在说啥，还有一分部人就是瞎说咯。
关于线程池原理，我这里借用网上一张图：
如果看图记不住，我也有办法，我们可以使用生活案例来理解。
公司A：线程池 公司A自己的员工：核心线程数 公司A接到的订单：我们的业务线程 公司A的仓库：阻塞队列 公司B派的人：最大线程数
开始表演：
公司A接到订单，先给自己员工处理，如果自己员工处理不来了，就丢到公司A仓库里，如果仓库堆满了，这时候就去找公司B，公司B就派人（最大线程数）到公司A，订单持续爆棚，公司B派来的员工和公司A的员工都搞不来了，那就只能把后面来的订单拒绝掉（拒绝策略）。如果公司B的员工在公司A里吧任务做完了，闲着没事了，公司A也不会立马就让人家回公司B，毕竟人员来回还是有成本的，所以，可以适当的给点时间（
keepAliveTime）,是在没有什么任务了，那你们还是回公司B吧。
好了，按照这个故事去编就行了，也可以模仿着编其他故事，至少让面试官觉得你不是在背八股文。
核心线程数量设置
学生或新人：就算知道也是被八股文的，但很遗憾，问过十多个人，回答上来的应该占30%左右。
三五年的：问过几十个人，回答上来的寥寥无几，甚是遗憾。在项目中敢用线程池，却不知道如何设置核心线程数，这不是瞎搞吗？有的人能回答出CPU密集型和IO密集型，但问他哪些类型是CPU密集型、哪些是IO密集型？分表举两个例子，此时很多人都会慌的。
下面，我们来说说CPU密集型和IO密集型：
CPU密集型：这种任务消耗的主要是 CPU 资源，可以将线程数设置为 N（CPU 核心数）+1，比 CPU 核心数多出来的一个线程是为了防止线程偶发的缺页中断，或者其它原因导致的任务暂停而带来的影响。一旦任务暂停，CPU 就会处于空闲状态，而在这种情况下多出来的一个线程就可以充分利用 CPU 的空闲时间。
比如：像加解密，压缩、计算等一系列需要大量耗费 CPU 资源的任务，大部分场景下都是纯 CPU 计算。
IO密集型：这种任务应用起来，系统会用大部分的时间来处理 I/O 交互，而线程在处理 I/O 的时间段内不会占
用 CPU 来处理，这时就可以将 CPU 交出给其它线程使用。因此在 I/O 密集型任务的应用中，我们可以多配置一些线程，具体的计算方法是 ：
核心线程数=
CPU核心数量*2。
比如：像 MySQL 数据库、文件的读写、网络通信等任务，这类任务不会特别消耗 CPU 资源，但是 IO 操作比较耗时，会占用比较多时间。
另外，线程的平均工作时间所占比例越高，就需要越少的线程；线程的平均等待时间所占比例越高，就需要越多的线程；
以上只是理论值，实际项目中建议在本地或者测试环境进行多次调优，找到相对理想的值大小。
线程是如何复用的
关于这个问题，目前我见过的，只有两个人能说个大概。
我们都知道，继承Thread类或者实现Runnable接口，然后调用其start()方法就可以启动线程了，但是如果调用run()方法就和调用普通方法一样。
我们来看看，线程池中，我们提交的线程实例（任务），在线程池中到底是怎么被执行的。
线程池中有个Worker的角色，我们调用execute(Runnable tak)时候，会创建一个Worker：
我们先来看看这个Worker是怎么定义的：
private final class Worker
extends AbstractQueuedSynchronizer
implements Runnable{
private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;
final Thread thread;
Runnable firstTask;
volatile long completedTasks;
// Worker 只有这一个构造方法，传入 firstTask
Worker(Runnable firstTask) {
setState(-1);
this.firstTask = firstTask;
// 调用 ThreadFactory 来创建一个新的线程,这里创建的线程到时候用来执行任务
// 我们发现创建线程的时候传入的值是this，我们知道创建线程可以通过继承Runnable的方法，
// Worker继承了Runnable，并且下面重写了run()方法
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}
// 由上面创建线程时传入的this,上面的thread启动后，会执行这里的run()方法，并且此时runWorker传入的也是this
public void run() {
runWorker(this);
}
}
Worker继承了Runnable，并且下面重写了run()方法，这时候我们调用new Worker().start()方法后，就会调用Worker类中的run()方法。
此时的Worker和我们平时的Thread类就类似了
好了，我们再回到前面的说的execute()方法中来。
public void execute(Runnable command) {
int c = ctl.get();
// 如果当前线程数少于核心线程数，那么直接添加一个 worker 来执行任务，
// 创建一个新的线程，并把当前任务 command 作为这个线程的第一个任务(firstTask)
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
// 添加任务成功，那么就结束了。提交任务嘛，线程池已经接受了这个任务，这个方法也就可以返回了
// 至于执行的结果，到时候会包装到 FutureTask 中。
// 这里的true代表当前线程数小于corePoolSize，表示以corePoolSize为线程数界限
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
// 到这里说明，要么当前线程数大于等于核心线程数，要么刚刚 addWorker 失败了
// 如果线程池处于 RUNNING 状态，把这个任务添加到任务队列 workQueue 中
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
// 如果线程池已不处于 RUNNING 状态，那么移除已经入队的这个任务，并且执行拒绝策略
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
// 如果 workQueue 队列满了，那么进入到这个分支
// 这里的false代表当前线程数大于corePoolSize，表示以 maximumPoolSize 为界创建新的 worker
// 如果失败，说明当前线程数已经达到 maximumPoolSize，执行拒绝策略
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
这段代码里我们看到了很多地方都在调用接着addWorker()方法，我们来看看这个方法（方法内容有点多）：
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
//相当于goto，虽然不建议滥用，看看大神们是如何使用吧
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// 如果线程池已关闭，并满足以下条件之一，那么不创建新的 worker：
// 1. 线程池状态大于 SHUTDOWN，其实也就是 STOP, TIDYING, 或 TERMINATED
// 2. firstTask != null
// 3. workQueue.isEmpty()
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);
//这里就是通过core参数对当前线程数的判断
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
c = ctl.get();
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
}
}
/*
* 到这里，我们认为在当前这个时刻，可以开始创建线程来执行任务了，
*/
// worker 是否已经启动
boolean workerStarted = false;
// 是否已将这个 worker 添加到 workers 这个 HashSet 中
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
// 把 firstTask 传给 worker 的构造方法
w = new Worker(firstTask);
// 取 worker 中的线程对象，之前说了，Worker的构造方法会调用 ThreadFactory 来创建一个新的线程
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
// 这个是整个类的全局锁，因为关闭一个线程池需要这个锁，至少我持有锁的期间，线程池不会被关闭
mainLock.lock();
try {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// 小于 SHUTTDOWN 那就是 RUNNING
// 如果等于 SHUTDOWN，前面说了，不接受新的任务，但是会继续执行等待队列中的任务
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
// worker 里面的 thread 可不能是已经启动的
if (t.isAlive())
throw new IllegalThreadStateException();
// 加到 workers 这个 HashSet 中
workers.add(w);
int s = workers.size();
// largestPoolSize 用于记录 workers 中的个数的最大值
// 因为 workers 是不断增加减少的，通过这个值可以知道线程池的大小曾经达到的最大值
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 添加成功的话，启动这个线程
if (workerAdded) {
// 启动线程，最重要的就是这里，下面我们会讲解如何执行任务
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
// 如果线程没有启动，需要做一些清理工作，如前面 workCount 加了 1，将其减掉
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
// 返回线程是否启动成功
return workerStarted;
}
请注意：t.start();这里的t其实就是我们创建的Worker对象，就回到我们前面说的，调用start()方法后，会执行到他的run()方法中来，我们继续看Worker中的run()方法。
//Worker的run方法
public void run() {
runWorker(this);
}
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
//取出需要执行的任务，
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
w.unlock(); // allow interrupts
boolean completedAbruptly = true;
try {
//如果task不是null，或者去队列中取任务，注意这里会阻塞，后面会分析getTask方法
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
//这个lock在这里是为了如果线程被中断，那么会抛出InterruptedException，而退出循环，结束线程
w.lock();
//判断线程是否需要中断
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
//任务开始执行前的hook方法
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
task.run();//这里就是直接调用run 方法
} catch (RuntimeException x) {
thrown = x; throw x;
} finally {
////任务开始执行后的hook方法
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
task = null;//清空task
w.completedTasks++;//完成数添加
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
//Worker退出
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
这里注意这行代码：
while (task != null || (task = getTask()) != null)
注释中已经说清楚了：如果task不是null，或者去队列中取任务，注意这里会阻塞。
另外，一个注意点：
task.run();
这个其实就是调用我们我们传入到execute(Runnable task)中的参数，也就是说，我们创建的Runnable对象，根本就不会去调用其start()方法，而是直接调用其run()方法。
我们在看看getTask()方法到底是做什么？
// 此方法有三种可能：
// 1. 阻塞直到获取到任务返回。我们知道，默认 corePoolSize 之内的线程是不会被回收的，
// 它们会一直等待任务
// 2. 超时退出。keepAliveTime 起作用的时候，也就是如果这么多时间内都没有任务，那么应该执行关闭
// 3. 如果发生了以下条件，此方法必须返回 null:
// - 池中有大于 maximumPoolSize 个 workers 存在(通过调用 setMaximumPoolSize 进行设置)
// - 线程池处于 SHUTDOWN，而且 workQueue 是空的，前面说了，这种不再接受新的任务
// - 线程池处于 STOP，不仅不接受新的线程，连 workQueue 中的线程也不再执行
private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false;
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// 两种可能
// 1. rs == SHUTDOWN && workQueue.isEmpty()
// 2. rs >= STOP
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
// CAS 操作，减少工作线程数
decrementWorkerCount();
return null;
}
boolean timed; // Are workers subject to culling?
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);
// 允许核心线程数内的线程回收，或当前线程数超过了核心线程数，那么有可能发生超时关闭
timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
if (wc <= maximumPoolSize && ! (timedOut && timed))
break;
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
c = ctl.get(); // Re-read ctl
// compareAndDecrementWorkerCount(c) 失败，线程池中的线程数发生了改变
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
}
// wc <= maximumPoolSize 同时没有超时
try {
// 到 workQueue 中获取任务
// 如果timed=wc > corePoolSize=false,我们知道核心线程数之内的线程永远不会销毁，则执行workQueue.take();我前面文章中讲过，take()方法是阻塞方法，如果队里中有任务则取到任务，如果没有任务，则一直阻塞在这里知道有任务被唤醒。
//如果timed=wc > corePoolSize=true,这里将执行超时策略，poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS)会阻塞keepAliveTime这么长时间，没超时就返回任务，超时则返回null.
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
// 如果此 worker 发生了中断，采取的方案是重试
// 解释下为什么会发生中断，这个读者要去看 setMaximumPoolSize 方法，
// 如果开发者将 maximumPoolSize 调小了，导致其小于当前的 workers 数量，
// 那么意味着超出的部分线程要被关闭。重新进入 for 循环，自然会有部分线程会返回 null
timedOut = false;
}
}
}
到这里，大家应该都知道了，线程池中到底是如何复用线程的吧。
我来总结一下：
线程池中，维护了一个Worker的内部类，其中Worker也实现了Runnable接口，重写了
run()方法，在调用这个run()时候，会采用类似于死循环的while方式重复使用这个worker去获取任务并执行我们传入execute(Runnable task)方法的参数task（task存放在阻塞队列里）。
<END>
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