在手寫線程池時，通常選擇使用 有界隊列 或 無界隊列，具體選擇哪一種取決於具體的應用場景和需求。下面是每種隊列的優缺點，並解釋為什麼在手寫線程池時通常選擇其中的某些隊列。

1. 有界隊列（ArrayBlockingQueue）

• 使用場景：對於大多數場景，尤其是當任務數量較為穩定或可控時，有界隊列 是一個較好的選擇。它通常用於大多數生產環境中的線程池設計中。

• 為什麼使用：有界隊列的最大優勢是可以限制線程池中任務的數量，防止任務積壓造成內存耗盡或系統崩潰。

  • 例如：假設我們設定了最大線程數（比如 10 個線程），同時設定隊列容量（比如 100 個任務）。當隊列滿時，線程池會拒絕新的任務或者阻塞提交任務的線程，直到隊列有空閒位置。這種機制有效避免了內存爆炸和資源超載。
  • 優點：有界隊列能有效防止任務數量過多導致內存泄漏等問題，保證系統的穩定性，能夠幫助我們實現合理的負載控制。
  • 缺點：如果任務提交速度過快，隊列滿了，後續任務可能會被拒絕或需要長時間阻塞。

  常見隊列選擇：ArrayBlockingQueue

  代碼示例：

  ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
      4, // corePoolSize
      10, // maximumPoolSize
      60L, TimeUnit.SECONDS, // keepAliveTime
      new ArrayBlockingQueue<>(100), // 隊列
      new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 拒絕策略
  );

2. 無界隊列（LinkedBlockingQueue）

• 使用場景：如果任務提交和處理的速度相對均衡，且我們不關心隊列是否會過多積壓任務，無界隊列 也是一個常見的選擇。

• 為什麼使用：無界隊列能夠承接無限量的任務，避免了因任務隊列大小限制而導致的拒絕或阻塞問題。在流量較大時可以避免線程池因隊列滿而拒絕任務。

  • 優點：任務可以無限制地加入隊列，線程池的核心線程池數和最大線程數不需要頻繁調整，適應性較強。
  • 缺點：如果任務提交速率過高，隊列中的任務會持續增加，可能導致內存消耗過多，甚至出現 OutOfMemoryError。另外，線程池中的線程數也會不斷增加，導致線程數過多時會有額外的上下文切換開銷。

  常見隊列選擇：LinkedBlockingQueue

  代碼示例：

  ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
      4, // corePoolSize
      10, // maximumPoolSize
      60L, TimeUnit.SECONDS, // keepAliveTime
      new LinkedBlockingQueue<>() // 無界隊列
  );

3. 同步隊列（SynchronousQueue）

• 使用場景：這種隊列適用於需要快速處理每個任務的場景，通常任務處理時間較短且每個任務都需要獨立的線程執行。

• 為什麼使用：SynchronousQueue 是一個不緩存任何任務的隊列，它會直接將任務交給線程池中的線程來執行，如果沒有線程空閒，提交任務的線程將被阻塞，直到有線程來處理任務。

  • 優點：沒有任務積壓，適合需要高併發且任務時間短的場景，每個任務都會被迅速處理。
  • 缺點：沒有緩存任務，可能導致頻繁創建和銷燬線程，影響性能。

  常見隊列選擇：SynchronousQueue

  代碼示例：

  ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
      4, // corePoolSize
      10, // maximumPoolSize
      60L, TimeUnit.SECONDS, // keepAliveTime
      new SynchronousQueue<>() // 同步隊列
  );

總結：

• 有界隊列（ArrayBlockingQueue）：常用，因為它可以有效控制任務的數量，避免系統因為任務過多而崩潰。適用於任務量大且可控的場景。
• 無界隊列（LinkedBlockingQueue）：適合任務數目不確定且任務提交速率較低的情況，雖然它不會拒絕任務，但需要小心內存消耗。
• 同步隊列（SynchronousQueue）：適合極短時間、獨立線程執行的任務場景，常用於高併發、需要快速響應的場景。

因此在手寫線程池時，通常會選擇 ArrayBlockingQueue 或 LinkedBlockingQueue，具體根據任務的性質和系統的負載來決定：

• 如果任務提交量較大且能控制系統負載，通常選擇 ArrayBlockingQueue，它能避免系統崩潰。
• 如果任務不太頻繁且可以容忍一些任務積壓，使用 LinkedBlockingQueue 是一個不錯的選擇。