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您的位置:首页 > 程序设计 >Java > java 中ThreadPoolExecutor原理分析

java 中ThreadPoolExecutor原理分析

作者:刘正阳 字体:[增加 减小] 来源:互联网 时间:2017-05-28

刘正阳 通过本文主要向大家介绍了threadpoolexecutor,java中反射原理,java中的gc原理,java中,java中 是什么意思等相关知识,希望对您有所帮助,也希望大家支持linkedu.com www.linkedu.com

java 中ThreadPoolExecutor原理分析

线程池简介

Java线程池是开发中常用的工具,当我们有异步、并行的任务要处理时,经常会用到线程池,或者在实现一个服务器时,也需要使用线程池来接收连接处理请求。

线程池使用

JDK中提供的线程池实现位于java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor。在使用时,通常使用ExecutorService接口,它提供了submit,invokeAll,shutdown等通用的方法。

在线程池配置方面,Executors类中提供了一些静态方法能够提供一些常用场景的线程池,如newFixedThreadPool,newCachedThreadPool,newSingleThreadExecutor等,这些方法最终都是调用到了ThreadPoolExecutor的构造函数。

ThreadPoolExecutor的包含所有参数的构造函数是

/**
   * @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even
   *    if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
   * @param maximumPoolSize the maximum number of threads to allow in the
   *    pool
   * @param keepAliveTime when the number of threads is greater than
   *    the core, this is the maximum time that excess idle threads
   *    will wait for new tasks before terminating.
   * @param unit the time unit for the {@code keepAliveTime} argument
   * @param workQueue the queue to use for holding tasks before they are
   *    executed. This queue will hold only the {@code Runnable}
   *    tasks submitted by the {@code execute} method.
   * @param threadFactory the factory to use when the executor
   *    creates a new thread
   * @param handler the handler to use when execution is blocked
   *    because the thread bounds and queue capacities are reached
  public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
               int maximumPoolSize,
               long keepAliveTime,
               TimeUnit unit,
               BlockingQueue<Runnable> workQueue,
               ThreadFactory threadFactory,
               RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 ||
      maximumPoolSize <= 0 ||
      maximumPoolSize < corePoolSize ||
      keepAliveTime < 0)
      throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
      throw new NullPointerException();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
  }
</div>
  • corePoolSize设置线程池的核心线程数,当添加新任务时,如果线程池中的线程数小于corePoolSize,则不管当前是否有线程闲置,都会创建一个新的线程来执行任务。
  • maximunPoolSize是线程池中允许的最大的线程数
  • workQueue用于存放排队的任务
  • keepAliveTime是大于corePoolSize的线程闲置的超时时间
  • handler用于在任务逸出、线程池关闭时的任务处理 ,线程池的线程增长策略为,当前线程数小于corePoolSize时,新增线程,当线程数=corePoolSize且corePoolSize时,只有在workQueue不能存放新的任务时创建新线程,超出的线程在闲置keepAliveTime后销毁。

实现(基于JDK1.8)

ThreadPoolExecutor中保存的状态有

当前线程池状态, 包括RUNNING,SHUTDOWN,STOP,TIDYING,TERMINATED。

当前有效的运行线程的数量。

将这两个状态放到一个int变量中,前三位作为线程池状态,后29位作为线程数量。

例如0b11100000000000000000000000000001, 表示RUNNING, 一个线程。

通过HashSet来存储工作者集合,访问该HashSet前必须先获取保护状态的mainLock:ReentrantLock

submit、execute

execute的执行方式为,首先检查当前worker数量,如果小于corePoolSize,则尝试add一个core Worker。线程池在维护线程数量以及状态检查上做了大量检测。

public void execute(Runnable command) {
    int c = ctl.get();
    // 如果当期数量小于corePoolSize
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
      // 尝试增加worker
      if (addWorker(command, true))
        return;
      c = ctl.get();
    }
    // 如果线程池正在运行并且成功添加到工作队列中
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
      // 再次检查状态,如果已经关闭则执行拒绝处理
      int recheck = ctl.get();
      if (! isRunning(recheck) && remove(command))
        reject(command);
      // 如果工作线程都down了
      else if (workerCountOf(recheck) == 0)
        addWorker(null, false);
    }
    else if (!addWorker(command, false))
      reject(command);
  }
</div>

addWorker方法实现

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
    retry:
    for (;;) {
      int c = ctl.get();
      int rs = runStateOf(c);
      // Check if queue empty only if necessary.
      if (rs >= SHUTDOWN &&
        ! (rs == SHUTDOWN &&
          firstTask == null &&
          ! workQueue.isEmpty()))
        return false;
      for (;;) {
        int wc = workerCountOf(c);
        if (wc >= CAPACITY ||
          wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
          return false;
        if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
          break retry;
        c = ctl.get(); // Re-read ctl
        if (runStateOf(c) != rs)
          continue retry;
        // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
      }
    }
    boolean workerStarted = false;
    boolean workerAdded = false;
    Worker w = null;
    try {
      w = new Worker(firstTask);
      final Thread t = w.thread;
      if (t != null) {
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
          // Recheck while holding lock.
          // Back out on ThreadFactory failure or if
          // shut down before lock acquired.
          int rs = runStateOf(ctl.get());
          if (rs < SHUTDOWN ||
            (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
            if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
              throw new IllegalThreadStateException();
            workers.add(w);
            int s = workers.size();
            if (s > largestPoolSize)
              largestPoolSize = s;
            workerAdded = true;
          }
        } finally {
          mainLock.unlock();
        }
        if (workerAdded) {
          // 如果添加成功,则启动该线程,执行Worker的run方法,Worker的run方法执行外部的runWorker(Worker)
          t.start();
          workerStarted = true;
        }
      }
    } finally {
      if (! workerStarted)
        addWorkerFailed(w);
    }
    return workerStarted;
  }
</div>

Worker类继承了AbstractQueuedSynchronizer获得了同步等待这样的功能。

private final class Worker
    extends AbstractQueuedSynchronizer
    implements Runnable
  {
    /**
     * This class will never be serialized, but we provide a
     * serialVersionUID to suppress a javac warning.
     */
    private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;
    /** Thread this worker is running in. Null if factory fails. */
    final Thread thread;
    /** Initial task to run. Possibly null. */
    Runnable firstTask;
    /** Per-thread task counter */
    volatile long completedTasks;
    /**
     * Creates with given first task and thread from ThreadFactory.
     * @param firstTask the first task (null if none)
     */
    Worker(Runnable firstTask) {
      setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
      this.firstTask = firstTask;
      this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
    }
    /** Delegates main run loop to outer runWorker */
    publi



 
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