面试题:Java 并发库中提供了哪些线程池实现?它们有什么区别?

Java 并发库(java.util.concurrent 包)提供了多种线程池实现,这些实现通过 Executors 工厂类提供便捷的创建方法。以下是几种常见的线程池类型及其特点和适用场景:

1. FixedThreadPool

  • 创建方式: Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)
  • 特点:
    • 拥有固定数量的工作线程。
    • 如果某个线程因为执行异常而结束,在新的任务到来时会创建一个新的线程来替代它。
    • 线程空闲时不回收(除非调用了 shutdown 方法),因此适用于负载稳定的长期运行的服务。
  • 适用场景: 适合CPU密集型任务或需要限制并发线程数量以避免资源耗尽的情况。

2. CachedThreadPool

  • 创建方式: Executors.newCachedThreadPool()
  • 特点:
    • 根据需要创建新线程,但会重用之前构造的、处于可用状态的线程。
    • 如果没有可用线程,则创建新的线程;如果现有线程空闲超过60秒,则会被终止并从缓存中移除。
    • 在处理大量短生命周期的任务时非常有效。
  • 适用场景: 适用于执行很多短期异步任务的小程序,或者具有较高波动性的负载。

3. SingleThreadExecutor

  • 创建方式: Executors.newSingleThreadExecutor()
  • 特点:
    • 只有一个工作线程来执行任务,保证所有任务按照提交顺序依次执行。
    • 如果唯一的线程在执行过程中失败,会创建一个新的线程来替代它。
  • 适用场景: 当你需要确保任务按序执行,并且希望简化同步机制时使用。

4. ScheduledThreadPool

  • 创建方式: Executors.newScheduledThreadPool(int corePoolSize)Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()
  • 特点:
    • 支持定时及周期性任务执行。
    • 可以指定核心线程数,也可以只使用单一线程。
    • 提供了延迟执行(schedule)和定期执行(scheduleAtFixedRate, scheduleWithFixedDelay)的功能。
  • 适用场景: 需要在未来某一时刻执行某项任务或定期重复执行某些任务时使用。

5. WorkStealingPool (Java 8+)

  • 创建方式: Executors.newWorkStealingPool() (实际上是返回一个 ForkJoinPool 实例)
  • 特点:
    • 基于“工作窃取”算法设计,这意味着当一个线程完成自己的任务后,可以从其他线程的任务队列中“偷取”任务执行。
    • 默认并行度等于处理器的数量,但可以通过参数自定义。
    • 适用于可以分解成多个小任务的大规模并行计算。
  • 适用场景: 对于可以分解为许多独立子任务的问题特别有用,如递归计算、数据排序等。

每种线程池都有其特定的设计目标和最佳应用场景,选择合适的线程池取决于具体的应用需求,例如任务性质(I/O 密集 vs CPU 密集)、任务的预期持续时间以及是否需要保证任务执行顺序等因素。

理解这些不同类型的线程池有助于更有效地利用系统资源,同时提高应用性能。

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