Java线程池ThreadPool
基础
创建线程池（七大核心参数）
- 核心线程数
核心线程数
CPU 密集型任务 N+1 （N代表CPU核数）
IO 密集型任务 2N （N代表CPU核数）
- 最大线程数
线程池种允许的最大允许线程数
如果阻塞队列满了，再创建线程，则开启最大线程数
- 线程存活时间
当线程数大于核心线程后，空闲线程存活的时间
- 时间单位
存活时间的单位
- 工作队列
阻塞队列，如果核心线程数满了，再提交线程，则进入阻塞队列
- ArrayBlockQueue 有界，必须指定大小
- LinkedBlockingQueue 基于链表 近似无界，如果不设置大小，默认是Integer.MAX_VALUE 可能OOM
- SynchronousQueue 没有存储队列的容器，阻塞一个消息，等待消费
- PriorityBlockingQueue 无界 支持优先级
- 线程工厂（要创建一个什么样的线程）
- 给线程命名
- 指定线程为守护线程（主程序结束时继续跑是没意义的）（刷新，清理，监控类）（为什么需要守护线程？防止进程挂死）
- 统一异常处理
- 给线程分组
- 设置线程优先级
- 拒绝策略
- AbortPolicy 直接抛出异常，默认策略
- CallerRunsPolicy 用调用者所在的线程来执行任务
- DiscardOldestPolicy 丢弃阻塞队列中靠最前的任务，并将当前任务加入队列
- DiscardPolicy 直接丢弃任务
可以实现RejectedExecutionHandler 自定义拒绝策略
源码分析
java
public void test01(){
LinkedBlockingDeque<Object> blockingDeque = new LinkedBlockingDeque<>();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(10, 20,
0l, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingDeque<>(),
Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
executor.execute(()->{
System.out.println("111");
});
/*不再接受新的任务，等待任务执行完释放线程*/
/*通过设置中断标记，中断take和poll的阻塞状态*/
executor.shutdown();
/*不在接受任务，当前任务中断*/
executor.shutdownNow();
}进入 execute()方法
java
public void execute(Runnable command) {
//空指针保护
if (command == null)
throw new NullPointerException();
//获取当前ctl
int c = ctl.get();
//workerCountOf(c) 获取工作线程（ctl变量的低29位）
// 如果工作线程 小于核心线程数
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
//增加工作线程，true代表以核心线程的方式添加
if (addWorker(command, true))
return;
//如果没有添加成功，说明出现了竞争失败或者线程池状态发生了改变
//所以重新获取ctl
c = ctl.get();
}
//如果是运行态，将当前任务加到工作队列
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
//重新获取ctl,检查状态
int recheck = ctl.get();
//检查是不是运行态，如果不是，删除刚添加的任务，并拒绝任务
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
//1. 如果是运行态&当前没有工作线程，添加一个工作线程去消费workQueue
//2. 不是运行态，删除失败
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
//什么情况下，线程会为0： 核心线程可以超时的时候
}
//工作队列添加失败，增加非核心线程
else if (!addWorker(command, false))
//添加失败，执行拒绝策略
reject(command);
}很明显，核心代码都在 addWorker（）中
java
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
//死循环
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
//获取线程池状态
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
//1. 线程池已结束，状态为STOP
//2. 线程池为SHUTDOWN，且没有任务需要执行
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
//自旋死循环
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);
//超过限制，不增加线程
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
//增加线程数，CAS增加，增加成功后 退出最外层的死循环
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
//增加线程失败
c = ctl.get(); // Re-read ctl
//状态发生了改变，变成了shutdown 或者 stop，重新进入最外层循环
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
//如果状态没有发生改变，自旋CAS
}
}
//标记任务是否开启成功
boolean workerStarted = false;
//标记是否添加任务成功
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
//创建任务对象，这是一个runable对象
//worker 对象内部有 Thread 对象和 runable对象
//Worker(Runnable firstTask) {
// setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
// this.firstTask = firstTask;
// this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
//}
w = new Worker(firstTask);
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
//使用ReentrantLock 进行同步阻塞
//works 任务列表是hashset，是线程不安全的，所以同步修改works
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// Recheck while holding lock.
// Back out on ThreadFactory failure or if
// shut down before lock acquired.
//获取当前线程池状态
int rs = runStateOf(ctl.get());
//1. 运行态，2. shutdown状态且当前任务为null
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
throw new IllegalThreadStateException();
//任务增加
workers.add(w);
int s = workers.size();
//更新最大任务数量
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
//任务添加成功，开启任务
if (workerAdded) {
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
//如果任务没有开启
//1. 开启时报错
//2. 当前不是运行态
//3. 当前是shutdown 且 firstTask不为null
//恢复works 和 ctl
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}下面看下 worker线程是如何执行的
t.start(); 开启线程执行任务
向上找 线程的创建是在 worker的构造方法里
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
runable 传的 是 worker对象自身，所以t.start() 运行的是worker本身的run方法
java
public void run() {
runWorker(this);
}
java
final void runWorker(Worker w) {
//获取当前线程
Thread wt = Thread.currentThread();
//获取当前要执行的任务
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
//先解锁，即运行线程在运行期间被中断
w.unlock(); // allow interrupts
//是不是异常结束，false 为正常结束
boolean completedAbruptly = true;
try {
//取一个要处理的任务（1. 当前任务，2. 从队列中获取的任务）
//因为使用断路|| 所以开启非核心线程池时先执行当前任务，队列中的任务非公平执行
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
w.lock();
// If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
// if not, ensure thread is not interrupted. This
// requires a recheck in second case to deal with
// shutdownNow race while clearing interrupt
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
//模板方法，供子类实现
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
task.run();
} catch (RuntimeException x) {
thrown = x; throw x;
} catch (Error x) {
thrown = x; throw x;
} catch (Throwable x) {
thrown = x; throw new Error(x);
} finally {
//模板方法，供子类实现
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
//交给jvm释放
task = null;
//当前线程已完成的任务数+1
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
//无论任务是否正常执行，都要执行任务退出（有大用）
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}看下 getTask()
java
private Runnable getTask() {
//是否超时
boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
//死循环
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
// SHUTDOWN 状态 且 队列为空 ，或者 STOP及之后的状态，返回null
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
//工作线程-1
decrementWorkerCount();
return null;
}
//获取工作线程数
int wc = workerCountOf(c);
// Are workers subject to culling?
//是否运行线程超时
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
//超过最大线程数 或者 线程超时
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
//减少线程数
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
continue;
}
try {
//允许超时，则使用poll 进行固定时间的阻塞等待
//不允许超时，则用take() 一直阻塞等待，除非被中断
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false;
}
}
}最后看下 退出任务的方法 processWorkerExit（）
java
private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
//如果没有正常执行完，线程数减少
if (completedAbruptly) // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
decrementWorkerCount();
//同步阻塞，操作work
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
//记录总共完成的任务数
completedTaskCount += w.completedTasks;
workers.remove(w);
} finally {
mainLock.unlock();
}
tryTerminate();
int c = ctl.get();
//如果状态小于STOP 即 SHUTDOWN 或者 RUNNING
if (runStateLessThan(c, STOP)) {
//如果线程正常执行完
if (!completedAbruptly) {
//计算当前应保留的最小的任务数
//如果队列中还有任务，必须保证有线程存活
int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
min = 1;
if (workerCountOf(c) >= min)
return; // replacement not needed
}
//添加一个线程去执行任务
addWorker(null, false);
}
}总结
- 线程池是懒加载
线程池中的线程数是 随着任务的添加逐个创建的
- 核心线程如何保持活跃
- 通过阻塞队列 take()方法阻塞
- 如果出现异常，后面finnally方法中有补偿，会创建一个新的任务去执行队列中的任务
- 最大线程池如何空闲时释放
- 通过阻塞队列 poll(time, time)
- ctl 高三位代表状态（-1，0，1，2，3） 低29位代表大小
- shutdownNow() 如何直接把任务停掉？
设置中断标记，被take,poll方法阻塞的都会退出阻塞
然后判断状态
- 为什么 runworkers 先进行解锁
任务运行过程中需要中断
- 线程池的5大状态
