线程池的使用及ThreadPoolExecutor的execute和addWorker源码分析
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了线程池的使用及ThreadPoolExecutor的execute和addWorker源码分析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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一、线程池的介绍
在开发中，频繁的创建和销毁一个线程，是很耗资源的，为此找出了一个可以循环利用已经存在的线程来达到自己的目的，线程池顾名思义，也就是线程池的集合，通过线程池执行的线程任务，可以很有效的去规划线程的使用。
在java中大致有这几种线程池
newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。，可以作一个定时器使用。
newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过需要的线程数量，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池， 它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行，可以控制线程的执行顺序
newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待，当创建的线程池数量为1的时候。也类似于单线程化的线程池，当为1的时候，也可控制线程的执行顺序
二、线程池的使用
1、newScheduledThreadPool
1 /** 2 * 测试newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。 3 * 一般可做定时器使用 4 */ 5 public static void test_1(){ 6 //参数是线程的数量 7 ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(2); 8 /** 9 * 第二个参数，是首次执行该线程的延迟时间，之后失效 10 * 第三个参数是，首次执行完之后，再过该段时间再次执行该线程，具有周期性 11 */ 12 scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { 13 14 @Override 15 public void run() { 16 System.out.println(new Date().getSeconds()); 17 18 } 19 }, 10, 3, TimeUnit.SECONDS); 20 21 }
2、newCachedThreadPool
1 /** 2 * newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池， 3 * 如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。 4 */ 5 public static void test_2(){ 6 ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); 7 for (int i = 0; i < 10; i++) { 8 final int index = i; 9 try { 10 Thread.sleep(index * 1000); 11 } catch (InterruptedException e) { 12 e.printStackTrace(); 13 } 14 cachedThreadPool.execute(new Runnable() { 15 16 @Override 17 public void run() { 18 // TODO Auto-generated method stub 19 System.out.println(index+":"+new Date().getSeconds()); 20 } 21 }); 22 } 23 }
3、newSingleThreadExecutor
1 /** 2 * newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池， 3 * 它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行 4 */ 5 public static void test_4(){ 6 ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor(); 7 for(int i = 1; i < 11; i++){ 8 final int index = i; 9 singleThreadExecutor.execute(new Runnable() { 10 @Override 11 public void run() { 12 // TODO Auto-generated method stub 13 //会按顺序打印 14 System.out.println(index); 15 } 16 }); 17 } 18 }
4、newFixedThreadPool
1 /** 2 * newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待 3 */ 4 public static void test_3(){ 5 //当参数为1的时候，可以控制线程的执行顺序，类似join的作用 6 ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(2); 7 for(int i = 0; i < 2; i++){ 8 final int index = i; 9 fixedThreadPool.execute(new Runnable() { 10 11 @Override 12 public void run() { 13 // TODO Auto-generated method stub 14 try { 15 System.out.println(index); 16 } catch (Exception e) { 17 // TODO Auto-generated catch block 18 e.printStackTrace(); 19 } 20 } 21 }); 22 } 23 }
三、线程池源码分析
以上四种线程都是由一个线程工具类Executors来创造的
如上图，其中newFixedThreadPool 和newCachedThreadPool 都是由threadPoolExecutor来创建的，只是参数不一致而已，
关于threadPoolExector的构造器的参数
corePoolSize 代表该线程中允许的核心线程数，要和工作的线程数量区分开来，两者不
等价(工作的线程数量一定不大于corePoolSize，即当超过后，会将线程
放入队列中)，可以理解为一个ArrayList集合中，默认空间是10,但存放的
元素的数量 不一定是10， 在这里这个10就寓指corePoolSize ，存放元
素的个数是工作线程数量
maximumPoolSize 这个参数的意思就是该线程池所允许的最大线程数量
keepAliveTime 这个参数的意思就是空余线程的存活时间，注意这个值并不会对所有线程起作用，如果线程池中的线程数少于等于核心线程数 corePoolSize，那么这些线程不会因 为空闲太长时间而被关闭，当然，也可以通过调用allowCoreThreadTimeOut方法使核心线程数内的线程也可以被回收。
unit 时间单位
workQueue 阻塞队列，在此作用就是用来存放线程。
threadFactory 线程工厂
defaultHandler 拒绝策略，即当加入线程失败，采用该handler来处理
3.1、线程池的拒绝策略
AbortPolicy
为java线程池默认的阻塞策略，不执行此任务，而且直接抛出一个运行时异常
DiscardPolicy
直接抛弃，任务不执行，空方法
DiscardOldestPolicy
从队列里面抛弃head的一个任务，并再次execute 此task。
CallerRunsPolicy
在调用execute的线程里面执行此command，会阻塞入口
在分析该类的execute方法前，先看这几个常量的值和一些方法的作用
1 /* 2 * ctl的默认值为-536870912， 3 * 作用是将该值传入workerCountOf(int c)的参数c中， 4 * 则可以返回正在工作的线程数量 5 * 每当有一个线程加入工作，该值会加1 6 */ 7 private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0)); 8 private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3; //32-3=29 9 private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;//536870911 10 11 // runState is stored in the high-order bits，其中running<shutdown<stop<tidying<terminated 12 private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;// -536870912 13 private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS;//0 14 private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS;//536870912 15 private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS;//1073741824 16 private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS;//1610612736 17 18 // Packing and unpacking ctl 19 private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }//当c<0时该方法返回的值为-536870912，否则为0 20 private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }//获取工作线程数 21 private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }//-536870912
3.2、execute
当线程为null时，直接抛出异常
第一步、看图，下图所指的将corePoolSize扩充至maxmumPoolSize是一个类比，
因为在addWorker代码中有这么一句wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))成立则返回false，表明core为false时会以maximumPoolSize来当做corePoolSize比较
1 int c = ctl.get(); 2 if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { 3 if (addWorker(command, true)) 4 return; 5 c = ctl.get(); 6 } 7 if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { 8 int recheck = ctl.get(); 9 if (! isRunning(recheck) && remove(command)) 10 reject(command); 11 else if (workerCountOf(recheck) == 0) 12 addWorker(null, false); 13 } 14 else if (!addWorker(command, false)) 15 reject(command);
3.3、addWorker
1 private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) { 2 //外部循环 3 retry: 4 for (;;) { 5 int c = ctl.get();//获取当前工作线程数量，数量为{c-(-536870912)} 6 7 int rs = runStateOf(c);//若c>=0时，该值才为0，否则该值一直为-536870912 8 9 10 /* 11 *由上面的一些线程池状态常量值可知，running<shutdown<stop<tidying<terminated 12 *若rs>=shutdown,则表明线程池处于stop、tidying、terminated三种状态的一种 13 *若rs>=shutdown成立，则进行后面判断， 14 *1、线程池处于shutdown状态 15 * 1.1、firstTask不为null，则返回false，也即是线程池已经处于shutdown状态，还要添加新的线程，被直接驳回(拒绝) 16 * 1.2、firstTask为null 17 * 1.2.1、此时意味着线程池状态为shutdown状态，且first为null，若阻塞队列为空，则返回false 18 *2、线程处于大于shutdown的状态，则直接返回false 19 */ 20 if (rs >= SHUTDOWN && 21 ! (rs == SHUTDOWN && 22 firstTask == null && 23 ! workQueue.isEmpty())) 24 return false; 25 /* 26 *进入内循环以下两种情况会跳出该内循环,否则一直会循环 27 *1、当工作线程数量超过一定阈值，会直接返回false 28 *2、添加工作线程成功，即ctl的值进行了加一 29 */ 30 for (;;) { 31 int wc = workerCountOf(c);//获取工作线程的数量 32 //当线程数量>=536870911或者>=corePoolSize或maximumPoolSize的时候，则返回false 33 if (wc >= CAPACITY || 34 wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize)) 35 return false; 36 if (compareAndIncrementWorkerCount(c))//使用unsafe的cas操作对ctl.get()的值进行加一 37 break retry;//跳出这个外循环 38 c = ctl.get(); // Re-read ctl 39 if (runStateOf(c) != rs)//当此时的线程池状态和之前的状态不等时 40 continue retry;//继续内循环 41 } 42 } 43 //若进行到了此步操作，则表明工作线程数量加了1 44 boolean workerStarted = false; 45 boolean workerAdded = false; 46 Worker w = null; 47 try { 48 w = new Worker(firstTask); 49 final Thread t = w.thread;//该w.thread为worker内部新创建的thread 50 if (t != null) { 51 final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; 52 mainLock.lock();//开启锁 53 try { 54 //获取锁后，再次获取线程池的状态 55 int rs = runStateOf(ctl.get()); 56 /* 57 *1、当线程池的状态处于shutdown以上状态，则直接释放锁，不启动线程，且执行addWorkerFailed方法 58 执行该方法的作用是使工作线程数量-1 59 */ 60 if (rs < SHUTDOWN || 61 (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) { 62 if (t.isAlive()) // 创建的线程处于活跃状态，即被启动了，抛出异常 63 throw new IllegalThreadStateException(); 64 workers.add(w);//workers是一个set集合 65 int s = workers.size(); 66 if (s > largestPoolSize)//largestPoolSize默认为0，作用是记录set集合中的线程数量 67 largestPoolSize = s; 68 workerAdded = true;//改变该值，为了启动线程，且返回一个addWorker执行成功的状态 69 } 70 } finally { 71 mainLock.unlock();//释放锁 72 } 73 if (workerAdded) { 74 t.start(); 75 workerStarted = true; 76 } 77 } 78 } finally { 79 if (! workerStarted) 80 addWorkerFailed(w); 81 } 82 return workerStarted; 83 }
总结:2017-11-12
以上是关于线程池的使用及ThreadPoolExecutor的execute和addWorker源码分析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章