并发编程核心原理与线程池技术解析

原创于 2025-08-13 10:34:34 发布 · 293 阅读

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#Concurrency # Java # ThreadPool

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📕我是廖志伟，一名Java开发工程师、《Java项目实战——深入理解大型互联网企业通用技术》（基础篇）、（进阶篇）、（架构篇）、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、清华大学出版社签约作家、Java领域优质创作者、优快云博客专家、阿里云专家博主、51CTO专家博主、产品软文专业写手、技术文章评审老师、技术类问卷调查设计师、幕后大佬社区创始人、开源项目贡献者。

📘拥有多年一线研发和团队管理经验，研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper)，消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。

📙不定期分享高并发、高可用、高性能、微服务、分布式、海量数据、性能调优、云原生、项目管理、产品思维、技术选型、架构设计、求职面试、副业思维、个人成长等内容。

Java程序员廖志伟

💡在这个美好的时刻，笔者不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

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并发编程核心知识点

maxPoolSize底层相关知识点

底层实现原理

线程池

线程池是一种高效管理线程的机制，它允许应用程序重用一组线程，而不是每次需要时都创建新的线程。这种机制的主要优势在于减少了线程创建和销毁的开销，从而提高了应用程序的响应速度。

技术原理	描述
线程池	线程池内部维护一个线程队列，当任务提交到线程池时，线程池会根据当前线程池的状态和配置来决定是否创建新的线程来执行任务，或者使用现有的空闲线程来执行任务。
线程队列	线程池内部使用线程队列来存储等待执行的任务，常见的线程队列有：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue等。
线程池状态	线程池有几种状态，包括：RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED。

线程池管理

线程池的管理涉及线程的创建、执行、销毁等过程。

技术原理	描述
线程创建	当线程池接收到一个任务时，如果当前线程池中的线程数量小于核心线程数，则创建一个新的线程来执行任务；如果当前线程池中的线程数量等于核心线程数，则将任务放入线程队列中等待执行。
线程执行	当线程从线程队列中获取到任务时，线程会执行该任务。
线程销毁	当线程池处于SHUTDOWN状态时，线程池会等待所有任务执行完毕后，再销毁所有线程。

线程池状态

线程池的状态反映了线程池的当前运行状态。

技术原理	描述
RUNNING	线程池正在运行，可以接受新的任务，并且可以处理已提交的任务。
SHUTDOWN	线程池不再接受新的任务，但是会等待已提交的任务执行完毕。
STOP	线程池不再接受新的任务，并且会停止所有正在执行的任务。
TIDYING	线程池已经关闭，并且所有任务都已完成执行。
TERMINATED	线程池已经关闭，并且所有任务都已完成执行，所有线程都已销毁。

使用Demo

Java线程池示例

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

public class ThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int taskId = i;
            executorService.submit(() -> {
                System.out.println("Executing task " + taskId + " on thread " + Thread.currentThread().getName());
            });
        }
        executorService.shutdown();
    }
}

Python线程池示例

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor

def task(task_id):
    print(f"Executing task {task_id} on thread {threading.current_thread().name}")

with ThreadPoolExecutor(max_workers=5) as executor:
    for i in range(10):
        executor.submit(task, i)

面试题

什么是线程池？

线程池是一种管理线程的机制，它允许应用程序重用一组线程而不是每次需要时都创建新的线程。

线程池的优缺点是什么？

优点：

减少了线程创建和销毁的开销。
提高了应用程序的响应速度。
线程池可以限制并发线程的数量，避免系统资源耗尽。

缺点：

线程池的创建和配置比较复杂。
线程池的线程数量过多可能会导致系统资源耗尽。

如何选择合适的线程池类型？

选择合适的线程池类型需要考虑以下因素：

任务类型：CPU密集型任务或IO密集型任务。
线程数量：根据系统资源和工作负载来决定线程数量。
线程池类型：选择合适的线程池类型，如FixedThreadPool、CachedThreadPool、SingleThreadExecutor等。

其他技术对比

ThreadPoolExecutor vs ThreadPool

ThreadPoolExecutor：提供了更丰富的线程池管理功能，如线程池的创建、执行、销毁等。
ThreadPool：是一个简单的线程池实现，功能相对简单。

ThreadPoolExecutor vs ProcessPoolExecutor

ThreadPoolExecutor：使用线程来执行任务，适用于CPU密集型任务。
ProcessPoolExecutor：使用进程来执行任务，适用于IO密集型任务。

线程池 vs 线程

线程池：可以重用线程，减少了线程创建和销毁的开销。
线程：每次执行任务都需要创建和销毁线程，开销较大。

对比项	线程池	线程
资源消耗	较低，重用线程	较高，每次任务创建和销毁线程
响应速度	较快，任务排队等待执行	较慢，每次任务都需要创建线程
稳定性	较高，线程池管理线程状态	较低，线程状态管理复杂

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📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

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