Java线程池框架核心代码分析

发表于:2016-8-01 10:01

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 作者:肖汉松    来源:51Testing软件测试网采编

  前言
  多线程编程中,为每个任务分配一个线程是不现实的,线程创建的开销和资源消耗都是很高的。线程池应运而生,成为我们管理线程的利器。Java 通过Executor接口,提供了一种标准的方法将任务的提交过程和执行过程解耦开来,并用Runnable表示任务。
  下面,我们来分析一下 Java 线程池框架的实现ThreadPoolExecutor。
  下面的分析基于JDK1.7
  生命周期
  ThreadPoolExecutor中,使用CAPACITY的高3位来表示运行状态,分别是:
  1、RUNNING:接收新任务,并且处理任务队列中的任务
  2、SHUTDOWN:不接收新任务,但是处理任务队列的任务
  3、STOP:不接收新任务,不出来任务队列,同时中断所有进行中的任务
  4、TIDYING:所有任务已经被终止,工作线程数量为 0,到达该状态会执行terminated()
  5、TERMINATED:terminated()执行完毕
  
  ThreadPoolExecutor中用原子类来表示状态位
  private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
  线程池模型
  核心参数
  · corePoolSize:最小存活的工作线程数量(如果设置allowCoreThreadTimeOut,那么该值为 0)
  · maximumPoolSize:最大的线程数量,受限于CAPACITY
  · keepAliveTime:对应线程的存活时间,时间单位由TimeUnit指定
  · workQueue:工作队列,存储待执行的任务
  · RejectExecutionHandler:拒绝策略,线程池满后会触发
  线程池的最大容量:CAPACITY中的前三位用作标志位,也就是说工作线程的最大容量为(2^29)-1
  四种模型
  · CachedThreadPool:一个可缓存的线程池,如果线程池的当前规模超过了处理需求时,那么将回收空闲的线程,当需求增加时,则可以添加新的线程,线程池的规模不存在任何的限制。
  · FixedThreadPool:一个固定大小的线程池,提交一个任务时就创建一个线程,直到达到线程池的最大数量,这时线程池的大小将不再变化。
  · SingleThreadPool:一个单线程的线程池,它只有一个工作线程来执行任务,可以确保按照任务在队列中的顺序来串行执行,如果这个线程异常结束将创建一个新的线程来执行任务。
  · ScheduledThreadPool:一个固定大小的线程池,并且以延迟或者定时的方式来执行任务,类似于Timer。
  执行任务 execute
  核心逻辑:
  1、当前线程数量 corePoolSize,直接开启新的核心线程执行任务addWorker(command, true)
  2、当前线程数量 >= corePoolSize,且任务加入工作队列成功
  · 检查线程池当前状态是否处于RUNNING
  · 如果否,则拒绝该任务
  · 如果是,判断当前线程数量是否为 0,如果为 0,就增加一个工作线程。
  3、开启普通线程执行任务addWorker(command, false),开启失败就拒绝该任务
  从上面的分析可以总结出线程池运行的四个阶段:
  · poolSize 且队列为空,此时会新建线程来处理提交的任务
  · poolSize == corePoolSize,此时提交的任务进入工作队列,工作线程从队列中获取任务执行,此时队列不为空且未满。
  · poolSize == corePoolSize,并且队列已满,此时也会新建线程来处理提交的任务,但是poolSize
  · poolSize == maxPoolSize,并且队列已满,此时会触发拒绝策略
  拒绝策略
  前面我们提到任务无法执行会被拒绝,RejectedExecutionHandler是处理被拒绝任务的接口。下面是四种拒绝策略。
  · AbortPolicy:默认策略,终止任务,抛出RejectedException
  · CallerRunsPolicy:在调用者线程执行当前任务,不抛异常
  · DiscardPolicy: 抛弃策略,直接丢弃任务,不抛异常
  · DiscardOldersPolicy:抛弃最老的任务,执行当前任务,不抛异常
  线程池中的 Worker
  Worker继承了AbstractQueuedSynchronizer和Runnable,前者给Worker提供锁的功能,后者执行工作线程的主要方法runWorker(Worker w)(从任务队列捞任务执行)。Worker 引用存在workers集合里面,用mainLock守护。
  private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();
  private final HashSet workers = new HashSet();
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