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Java设计题：如何设计一个线程池

news 2025/6/15 6:28:13

设计线程池

这种设计类问题还是一样，先说下理解，表明你是知道这个东西的用处和原理的，然后开始阐述。基本上就是按照现有的设计来说，再添加一些个人见解。

我个人觉得如果要设计一个线程池的话得考虑池内工作线程的管理、任务编排执行、线程池超负荷处理方案、监控。

初始化线程数、核心线程数、最大线程池都暴露出来可配置，包括超过核心线程数的线程空闲消亡配置。

任务的存储结构可配置，可以是无界队列也可以是有界队列，也可以根据配置分多个队列来分配不同优先级的任务，也可以采用工作窃取stealing 的机制来提高线程的利用率。

也可根据任务的性质选择合适的执行策略：

I/O密集型任务：通常需要更多的线程来充分利用等待时间，可以适当增加线程池大小。
CPU密集型任务：应避免过多线程竞争CPU资源，线程池大小建议设为CPU核心数加1。

当线程池和队列都满载时，应定义合理的拒绝策略：丢弃任务，拒绝任务并抛出异常，丢弃最旧的任务，自定义策略等

实现细节

线程工厂：使用自定义的ThreadFactory来创建线程，可以设置线程名称、优先级等属性。
任务提交接口：提供submit方法，允许提交Runnable或Callable任务。
任务执行接口：内部实现runWorker方法，从队列中取出任务并执行。
线程回收机制：当线程空闲时间超过keepAliveTime时，非核心线程会被自动回收。
动态调整：允许运行时调整线程池参数，如核心线程数、最大线程数等。

注意不需要跟面试官解释什么叫核心线程数之类的，都懂的没必要。简单的线程池实现示例如下

import java.util.concurrent.*;
import java.util.*;
public class CustomThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {private final AtomicLong rejectedTasks = new AtomicLong(0);  //记录被拒绝的任务数量private final AtomicLong completedTasks = new AtomicLong(0);  //记录已完成的任务数量// 核心线程数           最大线程数         空闲线程的存活时间   存活时间的时间单位  任务队列public CustomThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue) {super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);}@Override   protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {  //在任务执行前调用，可以用于做一些准备工作super.beforeExecute(t, r);}@Overrideprotected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {  //在任务执行后调用super.afterExecute(r, t);completedTasks.incrementAndGet();}@Overrideprotected void terminated() { //在线程池关闭后调用，可以用于做一些最终的清理工作super.terminated();}@Overrideprotected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {return super.newTaskFor(runnable, value);}@Overrideprotected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {  //用于创建任务的包装对象return super.newTaskFor(callable); }//任务被拒绝时调用，增加了被拒绝任务的计数，并调用拒绝策略处理任务@Overrideprotected void onRejection(Runnable r, RejectedExecutionHandler handler) {rejectedTasks.incrementAndGet();handler.rejectedExecution(r, this);}public long getCompletedTasks() {  //返回已完成的任务数量return completedTasks.get();}public long getRejectedTasks() {   //返回被拒绝的任务数量return rejectedTasks.get();}
}public class ThreadPoolExample {public static void main(String[] args) {// 配置线程池参数int corePoolSize = 4;int maximumPoolSize = 10;long keepAliveTime = 60L;TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>(100);// 创建自定义线程池CustomThreadPoolExecutor executor = new CustomThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);// 提交任务for (int i = 0; i < 200; i++) {executor.submit(() -> {System.out.println("Executing task by " + Thread.currentThread().getName());try {Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行时间} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}});}// 关闭线程池executor.shutdown();try {if (!executor.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {executor.shutdownNow();}} catch (InterruptedException ex) {executor.shutdownNow();Thread.currentThread().interrupt();}// 输出监控信息System.out.println("Completed tasks: " + executor.getCompletedTasks());System.out.println("Rejected tasks: " + executor.getRejectedTasks());}
}