J.U.C之线程池

Posted 2020-12-03 chmaple

 先看一下线程池的基础架构图：

1. Executor
   Executor，任务的执行者，线程池框架中几乎所有类都直接或者间接实现Executor接口，它是线程池框架的基础。Executor提供了一种将“任务提交”与“任务执行”分离开来的机制，它仅提供了一个Execute()方法用来执行已经提交的Runnable任务。 
   

   public interface Executor {
   
       /**
        * Executes the given command at some time in the future.  The command
        * may execute in a new thread, in a pooled thread, or in the calling
        * thread, at the discretion of the {@code Executor} implementation.
        *
        * @param command the runnable task
        * @throws RejectedExecutionException if this task cannot be
        * accepted for execution
        * @throws NullPointerException if command is null
        */
       void execute(Runnable command);
   }

2. ExecutorService
   ExecutorService，继承Executor，它是“执行者服务”接口，它是为"执行者接口Executor"服务而存在的。准确的地说，ExecutorService提供了“将任务提交给执行者的接口(submit方法)”，“让执行者执行任务(invokeAll, invokeAny方法)”的接口等等。 
   

   public interface ExecutorService extends Executor {
   /**
   * 启动一次顺序关闭，执行以前提交的任务，但不接受新任务
   */
   void shutdown();
   
   /**
   * 试图停止所有正在执行的活动任务，暂停处理正在等待的任务，并返回等待执行的任务列表
   */
   List<Runnable> shutdownNow();
   
   /**
   * 如果此执行程序已关闭，则返回 true。
   */
   boolean isShutdown();
   
   /**
   * 如果关闭后所有任务都已完成，则返回 true
   */
   boolean isTerminated();
   
   /**
   * 请求关闭、发生超时或者当前线程中断，无论哪一个首先发生之后，都将导致阻塞，直到所有任务完成执行
   */
   boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
   throws InterruptedException;
   
   /**
   * 提交一个返回值的任务用于执行，返回一个表示任务的未决结果的 Future
   */
   <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
   
   /**
   * 提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future
   */
   <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
   
   /**
   * 提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future
   */
   Future<?> submit(Runnable task);
   
   /**
   * 执行给定的任务，当所有任务完成时，返回保持任务状态和结果的 Future 列表
   */
   <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
   throws InterruptedException;
   
   /**
   * 执行给定的任务，当所有任务完成或超时期满时（无论哪个首先发生），返回保持任务状态和结果的 Future 列表
   */
   <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
   long timeout, TimeUnit unit)
   throws InterruptedException;
   
   /**
   * 执行给定的任务，如果某个任务已成功完成（也就是未抛出异常），则返回其结果
   */
   <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
   throws InterruptedException, ExecutionException;
   
   /**
   * 执行给定的任务，如果在给定的超时期满前某个任务已成功完成（也就是未抛出异常），则返回其结果
   */
   <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
   long timeout, TimeUnit unit)
   throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;}

3. AbstractExecutorService
   抽象类，实现ExecutorService接口，为其提供默认实现。
   AbstractExecutorService除了实现ExecutorService接口外，还提供了newTaskFor()方法返回一个RunnableFuture，在运行的时候，它将调用底层可调用任务，作为 Future 任务，它将生成可调用的结果作为其结果，并为底层任务提供取消操作。
4. ScheduleExecutorService
   继承ExcutorService，是一个“延迟”和“定期执行”的ExecutorService，提供了一些方法安排任务按照给定的条件延时执行或者周期性执行。
   

   // 创建并执行在给定延迟后启用的 ScheduledFuture。
   <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable, long delay, TimeUnit unit)
   
   // 创建并执行在给定延迟后启用的一次性操作。
   ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)
   
   // 创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，后续操作具有给定的周期；
   //也就是将在 initialDelay 后开始执行，然后在 initialDelay+period 后执行，接着在 initialDelay + 2 * period 后执行，依此类推。
   ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)
   
   // 创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，随后，在每一次执行终止和下一次执行开始之间都存在给定的延迟。
   ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit)

5. ThreadPoolExecutor
   ThreadPoolExecutor是AbstractExecutorService的默认实现，也是Executors工厂类的底层实现，提供了四个重载的自定义线程池参数的构造方法，提供了提交任务和中止线程池的执行方法，也提供了查看线程池运行状态的监控方法。
   ThreadPoolExecutor的具体分析将在另一篇博客具体阐述，在此只简单介绍三个方法：

6.     //实现Executor的execute方法
       //1.如果线程池当前线程数小于corePoolSize，则调用addWorker创建新线程执行任务，成功返回true，失败执行步骤2
       //2.如果线程池处于RUNNING状态，则尝试加入阻塞队列，如果加入阻塞队列成功，则尝试进行Double Check，确保线程可以被执行，如果加入失败，则执行步骤3
       //3.如果线程池不是RUNNING状态或者加入阻塞队列失败，则尝试创建新线程直到maxPoolSize，如果失败，则调用reject()方法执行对应的拒绝策略
       public void execute(Runnable var1) {
           if (var1 == null) {
               throw new NullPointerException();
           } else {
               int var2 = this.ctl.get();
               if (workerCountOf(var2) < this.corePoolSize) {
                   if (this.addWorker(var1, true)) {
                       return;
                   }
   
                   var2 = this.ctl.get();
               }
   
               if (isRunning(var2) && this.workQueue.offer(var1)) {
                   int var3 = this.ctl.get();
                   if (!isRunning(var3) && this.remove(var1)) {
                       this.reject(var1);
                   } else if (workerCountOf(var3) == 0) {
                       this.addWorker((Runnable)null, false);
                   }
               } else if (!this.addWorker(var1, false)) {
                   this.reject(var1);
               }
   
           }
       }
   
       //按过去执行已提交任务的顺序发起一个有序的关闭，但是不接受新任务
       public void shutdown() {
           ...
       }
   
       //尝试停止所有的活动执行任务、暂停等待任务的处理，并返回等待执行的任务列表
       public List<Runnable> shutdownNow() {
           ...
       }

7. ScheduledThreadPoolExecutor
   ScheduledThreadPoolExecutor继承ThreadPoolExecutor并且实现ScheduledExecutorService接口，相当于提供了“延迟”和“周期执行”功能的ThreadPoolExecutor。
8. Executors
   静态工厂类，提供了Executor、ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory 、Callable 等类的静态工厂方法，通过这些工厂方法我们可以得到相对应的对象。 
   
   （1）创建并返回设置有常用配置字符串的 ExecutorService 的方法。
   （2）创建并返回设置有常用配置字符串的 ScheduledExecutorService 的方法。
   （3）创建并返回“包装的”ExecutorService 方法，它通过使特定于实现的方法不可访问来禁用重新配置。
   （4）创建并返回 ThreadFactory 的方法，它可将新创建的线程设置为已知的状态。
   （5）创建并返回非闭包形式的 Callable 的方法，这样可将其用于需要 Callable 的执行方法中。