【高并发系列】面试官：你能手写一个线程池吗？ThreadPoolExecutor源码剖析 + 实现（建议收藏）

手写Java线程池及与JDK线程池对比

原创

于 2025-04-11 17:15:04 发布 · 880 阅读

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#线程池 #面试 #java #并发

🔥 本文将带你手写一个Java线程池，从最基础的功能开始，逐步实现ThreadPoolExecutor的核心特性。通过这个过程，你将深入理解线程池的工作原理和设计思想。

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文章目录

一、为什么要自己实现线程池？

很多同学可能会问：为什么要自己实现线程池？直接用JDK的不就行了？

确实，在实际开发中我们都是直接使用JDK提供的ThreadPoolExecutor。但是，自己动手实现一个线程池有这些好处：

深入理解原理：
- 线程池的核心运作机制
- 任务调度策略
- 线程生命周期管理
掌握设计思想：
- 池化技术的精髓
- 生产者-消费者模型
- 任务队列的设计
面试加分项：
- 能够清晰地讲解线程池原理
- 展示动手能力
- 体现技术深度

二、实现目标

我们将实现一个简化版的ThreadPoolExecutor，包含以下核心功能：

线程池基本参数：
- 核心线程数
- 最大线程数
- 任务队列
- 拒绝策略
任务提交与执行：
- 任务提交接口
- 任务执行机制
- 线程复用
线程管理：
- 线程创建
- 线程回收
- 状态管理
拒绝策略：
- 直接拒绝
- 调用者执行
- 丢弃任务
- 丢弃最老任务

三、分步实现

1. 基础框架搭建

首先搭建最基本的框架，包括：

线程池接口定义
核心参数
基础任务提交功能

四、具体实现

让我们一步步实现这个线程池。整个实现过程会分为几个关键部分：接口定义、状态管理、拒绝策略和核心实现。

4.1 基础接口定义

首先，我们需要定义线程池的基础接口。一个好的接口设计应该清晰地表达线程池的核心功能。我们这里定义了以下几个核心方法：

execute: 提交任务到线程池
shutdown: 优雅关闭线程池
以及几个状态查询方法

这些方法构成了线程池对外的基本功能：

/**
 * 自定义线程池接口
 */
public interface ThreadPool {
   
   
    // 提交任务
    void execute(Runnable task);
    
    // 关闭线程池
    void shutdown();
    
    // 获取线程池状态
    int getPoolStatus();
    
    // 获取活跃线程数
    int getActiveCount();
    
    // 获取已完成任务数
    long getCompletedTaskCount();
}

4.2 线程池状态定义

线程池的状态管理是一个关键部分。线程池在运行过程中会经历不同的状态：

RUNNING: 正常运行，可以接收新任务
SHUTDOWN: 不再接收新任务，但会处理队列中的任务
STOPPED: 完全停止，不再处理任何任务

这些状态之间的转换需要严格控制：

public class ThreadPoolStatus {
   
   
    // 运行中
    public static final int RUNNING = 0;
    // 关闭中
    public static final int SHUTDOWN = 1;
    // 已停止
    public static final int STOPPED = 2;
    
    // 状态变更方法
    public static boolean isRunning(int state) {
   
   
        return state == RUNNING;
    }
    
    public static boolean isShutdown(int state) {
   
   
        return state >= SHUTDOWN;
    }
}

4.3 拒绝策略定义

当线程池无法处理新任务时（比如队列满了，或者线程池已关闭），就需要拒绝策略来处理这些任务。我们实现了两种常见的拒绝策略：

AbortPolicy: 直接抛出异常，这是最简单直接的方式
CallerRunsPolicy: 在调用者线程中执行任务，这可以起到限流作用

/**
 * 拒绝策略接口
 */
public interface RejectedExecutionHandler {
   
   
    void rejectedExecution(Runnable task, CustomThreadPoolExecutor executor);
}

/**
 * 直接抛出异常
 */
public class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
   
   
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable task, CustomThreadPoolExecutor executor) {
   
   
        throw new RejectedExecutionException("Task " + task.toString() +
            " rejected from " + executor.toString());
    }
}

/**
 * 由调用者线程执行
 */
public class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
   
   
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable task, CustomThreadPoolExecutor executor) {
   
   
        if (!executor.isShutdown()) {

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