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Java线程池ThreadPoolExecutor实现原理

[日期:2019-02-08] 来源:Linux社区  作者:Linux [字体: ]

线程属于稀缺资源,对于线程的创建规则,引用《阿里巴巴 Java 手册》中的一条进行说明。

 

 

 

 

  本篇从源码方面介绍ThreadPoolExecutor对象,并简要解析线程池工作原理。

  首先ThreadPoolExecutor中定义了几个线程池状态常量

// runState is stored in the high-order bits
    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;
  • RUNNING是运行状态,线程池可以接收新任务
  • SHUTDOWN是在调用shutdown()方法以后处在的状态。表示不再接收新任务,但队列中的任务可以执行完毕
  • STOP是在调用shutdownNow()方法以后的状态。不再接收新任务,中断正在执行的任务,抛弃队列中的任务
  • TIDYING表示所有任务都执行完毕
  • TERMINATED为中止状态,调用terminated()方法后,尝试更新为此状态

  看一下构造方法的参数

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) {        
    }
  • corePoolSize是线程池的核心线程数
  • maximumPoolSize是线程池允许的最大线程数
  • keepAliveTime为线程空闲时的存活时间
  • unit是keepAliveTime的单位
  • workQueue是用来保存等待被执行的线程的队列
  • threadFactory,线程工厂,通常使用默认工厂,定义了线程名称生成规则。
  • handler是当最大线程数和队列都满了以后,线程池的处理策略

  这里可以简单看下JDK中已有的4种饱和策略handler:

  • AbortPolicy:默认策略,直接抛出异常,throw new RejectedExecutionException
  • CallerRunsPolicy:如果线程池没有中止,直接用调用者的线程资源执行任务
  • DiscardOldestPolicy:如果线程池没有中止,移除队列第一个任务,再执行当前任务
  • DiscardPolicy:什么也不做,直接抛弃这个任务

  也可以自定义饱和策略,只需实现RejectedExecutionHandler接口。

  

  再看一下JDK中的workQueue队列:

  • ArrayBlockingQueue:基于数组实现
  • LinkedBlockingQueue:基于链表实现,默认容量Integer.MAX_VALUE
  • SynchronousQuene:不存储元素,每个插入操作必须等待另一个线程调用移除操作
  • priorityBlockingQuene:具有优先级的队列

 

  JDK提供了Executors工厂类。这里面有几种实例化线程池的方法:

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

  指定了线程数,且corePoolSize == maximumPoolSize。

 

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

  可缓存线程池。最大线程数达到Integer.MAX_VALUE。所以在使用该线程池时,一定要控制并发数,不然会创建很多线程,占用大量资源。

 

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

  只有一个线程的线程池,可以保证提交任务的顺序执行。

 

  上面的实例方法都很方便,但是在开发中创建线程池时,最好不好使用Executors类中的初始化方法。见《阿里巴巴 Java 手册》:

  

  

  最后看一下ThreadPoolExecutor执行任务的方法

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }
  • 判断command是否为空
  • 获取线程状态
  • 计算线程池中的线程数量,如果数量小于corePoolSize,就创建一个新线程执行任务
  • 如果线程池正在运行状态,且写入队列成功。
  • 再次获取线程池状态。判断,如果线程状态变成了非运行状态,就从队列中移除任务,调用reject()方法执行饱和策略handler
  • 如果线程池为空,就创建一个新线程执行任务
  • 如果第4步判断没有通过,尝试建立线程执行任务,若没有成功,就执行饱和策略handler

  以一张简单的流程图描述上面的步骤:

  

Linux公社的RSS地址https://www.linuxidc.com/rssFeed.aspx

本文永久更新链接地址https://www.linuxidc.com/Linux/2019-02/156798.htm

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