面試官：如何實現優先級線程池？
我們知道，線程池中的所有線程都是由統一的線程工廠來創建的，當我們指定線程工廠時，線程池中的所有線程會使用我們指定的線程工廠來創建線程；但如果沒有指定線程工廠，則會使用默認的線程工廠 DefaultThreadFactory 來創建線程，核心源碼如下：
DefaultThreadFactory() {
@SuppressWarnings("removal")
SecurityManager s = System.getSecurityManager();
group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
Thread.currentThread().getThreadGroup();
namePrefix = "pool-" +
poolNumber.getAndIncrement() +
"-thread-";
}那么問題來了，面試官問的是“如何實現優先級線程池？”，為什么我們一上來先講了線程工廠呢？
這是因為，當我們講到線程池優先級的時候，我們首先會想到線程的優先級，所以按照慣性思考，當面試官問到如何使用實現優先級線程池時，我們首先會考慮是不是在創建線程池的時候，可以通過某種方法來創建不同的線程優先級，從而實現優先級線程池？這就是開頭我們一上來就講線程工廠的原因。
那在線程工廠中如何設置線程的優先級呢？
它的設置也比較簡單，如下代碼所示：
import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
publicclass CustomThreadPoolExecutorDemo {
public static void main(String[] args) {
// 自定義線程工廠
ThreadFactory threadFactory = new CustomThreadFactory();
// 創建線程池
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 2, 0,
TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>(),
threadFactory);
// 提交任務
executor.execute(() -> System.out.println("Task 1"));
executor.execute(() -> System.out.println("Task 2"));
// 關閉線程池
executor.shutdown();
}
staticclass CustomThreadFactory implements ThreadFactory {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread thread = new Thread(r);
// 設置線程優先級為最低優先級
thread.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
return thread;
}
}
}但是這種方式也有問題，那就是線程工廠是統一的，所以即使能在線程工廠中設置線程的優先級，那么也是將整個線程池中的所有線程都設置成統一的優先級了，而不能解決咱們本文提出的問題的，那如何才能實現優先級線程池呢？
1.優先級線程池實現思路
轉念一想，既然不能在線程優先級上下功夫，但我們是否可以在線程池的任務隊列上動點心思呢？
此時我們想到，可以使用 PriorityBlockingQueue 優先級隊列來對任務進行排序啊（PriorityBlockingQueue 天生支持按照優先級自動排序任務的），這樣不就能保證優先級高的任務會被線程池優先獲取并執行了嘛！
所以，有時候一條路走不通的時候，我們可以嘗試換一個思路再試試。
2.優先級隊列使用
我們先來測試一下 PriorityBlockingQueue 的使用，以嘗試其可行性，示例代碼如下：
import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;
publicclass PriorityBlockingQueueExample {
public static void main(String[] args) {
PriorityBlockingQueue<Task> priorityQueue = new PriorityBlockingQueue<>();
// 添加任務到優先級隊列
priorityQueue.add(new Task("Task 1", 1));
priorityQueue.add(new Task("Task 4", 4));
priorityQueue.add(new Task("Task 3", 3));
priorityQueue.add(new Task("Task 2", 2));
// 從優先級隊列中取出任務并執行
while (!priorityQueue.isEmpty()) {
Task task = priorityQueue.poll();
if (task != null) {
task.execute();
}
}
}
staticclass Task implements Comparable<Task> {
private String name;
privateint priority;
public Task(String name, int priority) {
this.name = name;
this.priority = priority;
}
public void execute() {
System.out.println("Executing task: " + name);
}
@Override
public int compareTo(Task o) {
return Integer.compare(this.priority, o.priority);
}
}
}以上程序的執行結果如下：
圖片
從上述結果和代碼可以看出，我們添加任務的順序是：1、4、3、2，但最終會按照優先級排隊執行的順序是：1、2、3、4，執行結果符合我們的預期，優先級高的任務先被執行了（數字越小，優先級越高）。
3.優先級線程池
因此，我們實現的優先級線程池的最終代碼如下：
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
publicclass PriorityThreadPool {
public static void main(String[] args) {
BlockingQueue<Runnable> queue = new PriorityBlockingQueue<>(1000);
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0, TimeUnit.SECONDS, queue
);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
int finalI = i;
executor.execute(new PriorityTask(i, () -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
thrownew RuntimeException(e);
}
System.out.println("優先級：" + finalI);
}));
}
}
staticclass PriorityTask implements Runnable, Comparable<PriorityTask> {
privatefinalint priority;
privatefinal Runnable task;
public PriorityTask(int priority, Runnable task) {
this.priority = priority;
this.task = task;
}
@Override
public void run() {
task.run();
}
@Override
public int compareTo(PriorityTask other) {
// 優先級高的任務應該排在前面（數字越小優先級越大）
return Integer.compare(this.priority, other.priority);
}
}
}以上程序執行結果如下：
圖片
從上述結果可以看出，線程池是完全按照優先級從高到低的順序執行的（數字越小優先級越高），如果將 compareTo 中的排序方法倒置之后，那么線程池的執行順序就完全相反了，可見使用 PriorityBlockingQueue 實現優先級線程池的效果非常顯著。
課后思考
那么問題來了，PriorityBlockingQueue 在并發環境下會有線程安全問題嗎？PriorityBlockingQueue 底層是如何保證線程安全的？
