面试题：你了解 Java 线程池的原理吗？

Java 线程池是一种管理和复用线程的机制，旨在减少线程创建和销毁的开销，提高系统性能和资源利用率。线程池的核心思想是预先创建一组线程，并将任务提交到线程池中执行，而不是为每个任务都创建一个新线程。

1. 线程池的核心组件

Java 线程池的核心组件包括以下几个部分：

任务队列（BlockingQueue）：用于存放待执行的任务。
线程集合（Worker Set）：用于存放工作线程。
线程工厂（ThreadFactory）：用于创建新线程。
拒绝策略（RejectedExecutionHandler）：当任务无法被处理时，定义如何处理这些任务。

2. 线程池的工作流程

线程池的工作流程可以分为以下几个步骤：

提交任务：
- 当调用 execute() 或 submit() 方法时，线程池会接收任务。
任务分配：
- 如果当前线程数小于核心线程数（corePoolSize），则创建新线程执行任务。
- 如果当前线程数已达到核心线程数，则将任务放入任务队列。
- 如果任务队列已满且当前线程数小于最大线程数（maximumPoolSize），则创建新线程执行任务。
- 如果任务队列已满且当前线程数已达到最大线程数，则触发拒绝策略。
任务执行：
- 工作线程从任务队列中获取任务并执行。
线程回收：
- 如果线程池中的线程数超过核心线程数，且空闲时间超过 keepAliveTime，则回收多余的线程。

3. 线程池的参数

线程池的行为由以下几个关键参数决定：

corePoolSize：核心线程数，线程池中始终保持存活的线程数。
maximumPoolSize：最大线程数，线程池中允许的最大线程数。
keepAliveTime：空闲线程的存活时间，超过该时间的空闲线程会被回收。
unit：keepAliveTime 的时间单位。
workQueue：任务队列，用于存放待执行的任务。
threadFactory：线程工厂，用于创建新线程。
handler：拒绝策略，当任务无法被处理时的处理方式。

4. 线程池的拒绝策略

当任务无法被处理时（如任务队列已满且线程数达到最大值），线程池会触发拒绝策略。Java 提供了四种内置的拒绝策略：

AbortPolicy：默认策略，直接抛出 RejectedExecutionException。
CallerRunsPolicy：由提交任务的线程直接执行该任务。
DiscardPolicy：直接丢弃任务，不抛出异常。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务，然后重新提交当前任务。

5. 线程池的类型

Java 提供了几种常用的线程池类型，可以通过 Executors 工厂类创建：

newFixedThreadPool：固定大小的线程池，适用于负载较重的服务器。
newCachedThreadPool：可缓存的线程池，适用于执行大量短期异步任务。
newSingleThreadExecutor：单线程的线程池，适用于需要保证顺序执行任务的场景。
newScheduledThreadPool：支持定时及周期性任务执行的线程池。

示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            fixedThreadPool.execute(() -> {
                System.out.println("Task is running: " + Thread.currentThread().getName());
            });
        }

        fixedThreadPool.shutdown();
    }
}

6. 自定义线程池

可以通过 ThreadPoolExecutor 类自定义线程池，灵活设置核心线程数、最大线程数、任务队列等参数。

示例：

import java.util.concurrent.*;

public class CustomThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor customThreadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2, // 核心线程数
                4, // 最大线程数
                60, // 空闲线程存活时间
                TimeUnit.SECONDS, // 时间单位
                new LinkedBlockingQueue<>(10), // 任务队列
                Executors.defaultThreadFactory(), // 线程工厂
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 拒绝策略
        );

        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            customThreadPool.execute(() -> {
                System.out.println("Task is running: " + Thread.currentThread().getName());
            });
        }

        customThreadPool.shutdown();
    }
}