Java线程与线程池：从入门到“避坑”全攻略

Java线程与线程池：从入门到"避坑"全攻略

一、线程与线程池：基础篇

1. 线程是什么？

线程是程序执行的最小单位，好比快递公司的快递员。一个进程（比如一个Java程序）可以有多个线程，共享进程的堆和方法区，但每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈等"私人行李"。
为什么需要线程？

效率高：线程切换成本低，多核CPU时代可并行处理任务。
资源利用率：比如单核CPU下，一个线程等IO时，其他线程能抢CPU干活。

2. 线程池：快递公司的管理智慧

频繁创建销毁线程就像每天招快递员再开除，太浪费！线程池就是"快递公司"，核心线程是正式工，临时线程是兼职，队列是排期表，拒绝策略是"拒单"。
线程池的优势：

资源复用：线程用完不销毁，下次直接调用。
可控性：限制线程数量，避免系统被"快递员挤爆"。

二、线程池用法：从"Hello World"到实战

1. 手动创建线程池（拒绝Executors！）

阿里规范警告：Executors快捷方法会埋雷！比如FixedThreadPool用无界队列，任务堆积可能引发OOM。
正确姿势：

java 复制代码

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    10, // 核心线程数（正式工）
    20, // 最大线程数（正式工+临时工）
    60, TimeUnit.SECONDS, // 临时工摸鱼时间
    new LinkedBlockingQueue<>(100), // 有界队列（排期表容量）
    new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("订单处理-%d").build(), // 给线程起名，方便查户口
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 队列满时，让老板亲自送货
);

2. 提交任务的三种姿势

Runnable：只管干活，不问结果（适合发短信通知）。
Callable：干完活还能带个返回值（适合查库存）。
CompletableFuture：异步编程神器，支持链式调用（适合组合多个任务）。

三、原理揭秘：线程池的"五脏六腑"

1. 线程池工作流程

任务来了，先找核心线程（正式工）。
正式工满了？任务进队列（排期表）。
队列满了？招临时工（直到最大线程数）。
连临时工都招满了？拒绝策略出场（比如"老板亲自送货"）。

2. Worker线程：打工人的一生

每个Worker是一个"无限循环"的线程，核心逻辑是：

java 复制代码

while (task != null || (task = getTask()) != null) {
    try {
        task.run(); // 干活！
    } finally {
        task = null; // 干完活等下一个任务
    }
}

摸鱼检测 ：临时工如果keepAliveTime内没活干，会被开除。

四、避坑指南：别让线程池变"雷池"

1. OOM三大惨案

无界队列 ：LinkedBlockingQueue默认容量是Integer.MAX_VALUE，任务堆积直接内存爆炸。
线程数失控 ：CachedThreadPool允许创建Integer.MAX_VALUE个线程，系统直接卡死。

2. 死锁的"父子相残"

案例：父任务占满线程池，子任务在队列等待，互相等对方释放资源------解决方法是用两个线程池，父子任务分开处理。

3. 参数配置玄学

CPU密集型：核心线程数 = CPU核数 + 1（避免上下文切换）。
IO密集型 ：核心线程数 = CPU核数 * 2（比如处理网络请求）。
公式：最佳线程数 = CPU核数 * (1 + 平均等待时间 / 平均计算时间)。

五、最佳实践：美团大佬的"骚操作"

1. 线程池命名

默认线程名像"路人甲"，用ThreadFactoryBuilder起名，比如"订单处理-1"，日志排查时一目了然。

2. 监控线程池状态

定时打印线程数、队列大小等指标，早发现早治疗：

java 复制代码

scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
    log.info("活跃线程: {}", executor.getActiveCount());
    log.info("队列任务: {}", executor.getQueue().size());
}, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);

六、面试考点：征服面试官的"灵魂拷问"

1. 线程状态图

NEW ：刚出生，还没start()。
RUNNABLE：可运行（可能在等CPU）。
BLOCKED ：等锁（比如synchronized）。
WAITING ：等唤醒（wait()或join()）。
TIMED_WAITING ：睡一会（sleep(1000)）。
TERMINATED：领盒饭了。

2. sleep vs wait

sleep：抱着锁睡觉（不释放锁），到点自动醒。
wait ：释放锁，等别人notify()。

3. 死锁四条件

互斥、占有且等待、不可剥夺、循环等待。
破解方法：按顺序申请锁（比如统一先申请锁A，再申请锁B）。

七、总结：线程池的"生存法则"

线程池是并发编程的瑞士军刀，但用不好会变成"自爆按钮"。记住三条黄金法则：

手动创建 ：拒绝Executors，拥抱ThreadPoolExecutor。
监控命名：线程池要有"身份证"，运行状态要透明。
业务隔离：不同业务用不同池，避免"一损俱损"。

最后，线程池不是银弹，合理配置才能让系统"稳如老狗"。愿你的代码永无OOM，线程永不死锁！

参考资料：