【死磕JDK源码】ThreadPoolExecutor源码保姆级详解

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位运算表示线程池状态,因为位运算是改变当前值的一种高效手段。

属性

线程池状态

Integer 有32位:

  • 最左边3位表示线程池状态,可表示从0至7的8个不同数值
  • 最右边29位表工作线程数
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;

线程池的状态用高3位表示,其中包括了符号位。五种状态的十进制值按从小到大依次排序为:

RUNNING < SHUTDOWN < STOP < TIDYING <TERMINATED

这就能通过比较值的大小来确定线程池的状态。

源码中经常出现通过isRunning判断

000-1111111111111111111111111; 类似于子网掩码,用于与运算。得到左3位 or 右29位

  • 111 - 0000000000000000000000000000(十进制: -536, 870, 912); 该状态表示:线程池能接受新任务

  • 000 - 0000000000000000000000000(十进制: 0); 不再接受新任务,但可继续执行队列中的任务

  • 001 - 00000000000000000000000000(十进制: 536,870, 912); 全面拒绝,并中断正在处理的任务

  • 010 - 00000000000000000000000000.(十进制值: 1, 073, 741, 824); 所有任务已经被终止

  • 101 - 000000000000000000000000000(十进制值: 1, 610,612, 736) 已清理完现场

与运算

000 - 11111111111111111111 位掩码,用于后续的掩码参与计算。

private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;

比如:001 - 000000000000000000000100011 表 35 个工作线程。 掩码取反:111 - 00000000000000000000000,即得到左边3位001; 表示线程池当前处于STOP状态

private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }

同理掩码 000 - 11111111111111111111,得到右29位,即工作线程数:

private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }

把左3位与右29位或运算,合并成一个值

private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

线程池状态控制器,保存了线程池的状态、工作线程数

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));

我们都知道Executor接口有且只有一个方法execute(),通过参数传入待执行线程的对象。

execute

线程池执行任务

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    /**
     * 分 3 步:
     * 2. 如果一个任务可以成功排队,那么仍需double-check我们是否应该添加一个线程(因为自上次检查以来现有线程已死亡)或池在进入此方法后关闭.所以我们重新检查状态,并在必要时回滚.如果停止,或者如果没有,则启动一个新线程
     * 3. 如果我们无法将任务排队,则尝试添加一个新线程。如果失败,我们知道我们已经关闭或饱和,因此拒绝该任务
     */
    int c = ctl.get();

    // 1. 若工作线程数 < 核心线程数,则创建新线程并执行当前任务
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true))
	        return;
         // 若创建失败,为防止外部已经在线程池中加入新任务,在此重新获取一下
         c = ctl.get();
     }

execute方法在不同的阶段有三次addWorker的尝试动作。

// 若 工作线程数 >=核心线程数 或线程创建失败,则将当前任务放到工作队列中
// 只有线程池处于 RUNNING 态,才执行后半句 : 置入队列
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
    int recheck = ctl.get();
    
    // 只有线程池处于 RUNNING 态,才执行后半句 : 置入队列
    if (! isRunning(recheck) && remove(command))
        reject(command);
    // 若之前的线程已被消费完,新建一个线程
    else if (workerCountOf(recheck) == 0)
        addWorker(null, false);
// 核心线程和队列都已满,尝试创建一个新线程
}
else if (!addWorker(command, false))
    // 抛出RejectedExecutionException异常
    // 若 addWorker 返回是 false,即创建失败,则唤醒拒绝策略.
    reject(command);
}

发生拒绝的理由有两个 ( 1 )线程池状态为非RUNNING状态 (2)等待队列已满。

下面继续分析addWorker

addWorker 源码解析

原子性地检查 runState 和 workerCount,通过返回 false 来防止在不应该添加线程时出现误报。

根据当前线程池状态,检查是否可以添加新的线程:

  • 若可 则创建并启动任务;若一切正常则返回true;
  • 返回false的可能原因:
  1. 线程池没有处RUNNING
  2. 线程工厂创建新的任务线程失败

参数

  • firstTask 外部启动线程池时需要构造的第一个线程,它是线程的母体
  • core 新增工作线程时的判断指标
    • true 需要判断当前RUNNING态的线程是否少于corePoolsize
    • false 需要判断当前RUNNING态的线程是否少于maximumPoolsize

JDK8源码

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
	// 1. 不需要任务预定义的语法标签,响应下文的continue retry
	// 	快速退出多层嵌套循环
    retry:
    // 外自旋,判断线程池的运行状态
    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        int rs = runStateOf(c);
		// 2. 若RUNNING态,则条件为false,不执行后面判断
		//  若STOP及以上状态,或firstTask初始线程非空,或队列为空
		//  都会直接返回创建失败
        // Check if queue empty only if necessary.
        if (rs >= SHUTDOWN &&
            ! (rs == SHUTDOWN &&
               firstTask == null &&
               ! workQueue.isEmpty()))
            return false;

        for (;;) {
            int wc = workerCountOf(c);
            // 若超过最大允许线程数,则不能再添加新线程
            if (wc >= CAPACITY ||
                wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                return false;
            // 3. 将当前活动线程数+1
            if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                break retry;
			// 线程池状态和工作线程数是可变化的,需经常读取最新值
            c = ctl.get();  // Re-read ctl
            // 若已关闭,则再次从retry 标签处进入,在第2处再做判断(第4处)
            if (runStateOf(c) != rs)
                continue retry;
            //如果线程池还是RUNNING态,说明仅仅是第3处失败
//继续循环执行(第5外)    
            // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
        }
    }
    
	// 开始创建工作线程
    boolean workerStarted = false;
    boolean workerAdded = false;
    Worker w = null;
    try {
        // 利用Worker 构造方法中的线程池工厂创建线程,并封装成工作线程Worker对象
        // 和 AQS 有关!!!
        w = new Worker(firstTask);
        // 6. 注意这是Worker中的属性对象thread
        final Thread t = w.thread;
        if (t != null) {
        	// 在进行ThreadpoolExecutor的敏感操作时
        	// 都需要持有主锁,避免在添加和启动线程时被干扰
            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());
				// 当线程池状态为RUNNING 或SHUTDOWN
				// 且firstTask 初始线程为空时
                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();
                    // 整个线程池在运行期间的最大并发任务个数
                    if (s > largestPoolSize)
                    	// 更新为工作线程的个数
                        largestPoolSize = s;
                    // 新增工作线程成功    
                    workerAdded = true;
                }
            } finally {
                mainLock.unlock();
            }
            if (workerAdded) {
            	// 看到亲切迷人的start方法了!
            	// 这并非线程池的execute 的command 参数指向的线程
                t.start();
                workerStarted = true;
            }
        }
    } finally {
	    // 线程启动失败,把刚才第3处加,上的工作线程计数再减-回去
        if (! workerStarted)
            addWorkerFailed(w);
    }
    return workerStarted;
}
  • 第1处,配合循环语句出现的标签,类似于goto语法作用 label 定义时,必须把标签和冒号的组合语句紧紧相邻定义在循环体之前,否则编译报错。目的是在实现多重循环时能够快速退出到任何一层。出发点似乎非常贴心,但在大型软件项目中,滥用标签行跳转的后果将是无法维护的!

workerCount 加1成功后,直接退出两层循环。

  • 第2处,这样的表达式不利于阅读,应如是

  • 第3处,与第1处的标签呼应,AtomicInteger对象的加1操作是原子性的; break retry表 直接跳出与retry 相邻的这个循环体

  • 第4处,此continue跳转至标签处,继续执行循环. 如果条件为false,则说明线程池还处于运行状态,即继续在for(;)循环内执行.

  • 第5处,compareAndIncrementWorkerCount 方法执行失败的概率非常低. 即使失败,再次执行时成功的概率也是极高的,类似于自旋原理. 这里是先加1,创建失败再减1,这是轻量处理并发创建线程的方式; 如果先创建线程,成功再加1,当发现超出限制后再销毁线程,那么这样的处理方式明显比前者代价要大.

  • 第6处,Worker 对象是工作线程的核心类实现,部分源码如下 它实现了Runnable接口,并把本对象作为参数输入给run()中的runWorker (this); 所以内部属性线程threadstart的时候,即会调用runWorker.

t 到底是谁?

setState(-1)是为何

设置个简单的状态,检查状态以防止中断。在调用停止线程池时会判断state 字段,决定是否中断之。

总结

线程池的相关源码比较精炼,还包括线程池的销毁、任务提取和消费等,与线程状态图一样,线程池也有自己独立的状态转化流程,本节不再展开。 总结一下,使用线程池要注意如下几点: (1)合理设置各类参数,应根据实际业务场景来设置合理的工作线程数。 (2)线程资源必须通过线程池提供,不允许在应用中自行显式创建线程。 (3)创建线程或线程池时请指定有意义的线程名称,方便出错时回溯。

线程池不允许直接使用Executors,而应该通过ThreadPoolExecutor创建,这样的处理方式能更加明确线程池的运行规则,规避资源耗尽的风险。 这些方法最终都调用了ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor的构造函数 而ScheduledThreadPoolExecutor继承自ThreadPoolExecutor

0.2 ThreadPoolExecutor 自定义线程池

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5A6eRvc8-1570557031390)(uploadfiles.nowcoder.com/images/2019… "图片标题")] 它们都是某种线程池,可以控制线程创建,释放,并通过某种策略尝试复用线程去执行任务的一个管理框架

,因此最终所有线程池的构造函数都调用了Java5后推出的ThreadPoolExecutor的如下构造函数

Java默认提供的线程池

Java中的线程池是运用场景最多的并发框架,几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。

new Thread的弊端:

  • 每次new Thread新建对象,性能差
  • 线程缺乏统一管理,可能无限制的新建线程,相互竞争,有可能占用过多系统资源导致死机或OOM
  • 缺少更多功能,如更多执行、定期执行、线程中断

而使用线程的好处:

  • 重用存在的线程,减少对象创建、消亡的开销,性能佳
  • 可有效控制最大并发线程数,提高系统资源利用率,同时可以避免过多资源竞争,避免阻塞
  • 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能

我们只需要将待执行的方法放入 run 方法中,将 Runnable 接口的实现类交给线程池的 execute 方法,作为他的一个参数,比如:

Executor e = Executors.newSingleThreadExecutor();           
e.execute(new Runnable(){ //匿名内部类     public  void run(){  
//需要执行的任务 
} 
}); 

线程池原理 - 任务execute过程

  • 流程图
  • 示意图

ThreadPoolExecutor执行execute():

  • 若当前运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务(该步需要获取全局锁)
  • 若运行的线程多于或等于corePoolSize,且工作队列没满,则将新提交的任务存储在工作队列里。即,将任务加入BlockingQueue
  • 若无法将任务加入BlockingQueue,且没达到线程池最大数量,则创建新的线程来处理任务(该步需要获取全局锁)
  • 若创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize,任务将被拒绝,并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()

采取上述思路,是为了在执行execute()时,尽可能避免获取全局锁。在ThreadPoolExecutor完成预热后(当前运行的线程数≥corePoolSize),几乎所有的execute()方法调用都是执行步骤2,而步骤2不需要获取全局锁。

实例

  • 结果

源码分析

   /**
	 * 检查是否可以根据当前池状态和给定的边界(核心或最大)
     * 添加新工作线程。如果是这样,工作线程数量会相应调整,如果可能的话,一个新的工作线程创建并启动
     * 将firstTask作为其运行的第一项任务。
     * 如果池已停止此方法返回false
     * 如果线程工厂在被访问时未能创建线程,也返回false
     * 如果线程创建失败,或者是由于线程工厂返回null,或者由于异常(通常是在调用Thread.start()后的OOM)),我们干净地回滚。
	 */
    private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) { 
    /**
     * Check if queue empty only if necessary.
     * 
     * 如果线程池已关闭,并满足以下条件之一,那么不创建新的 worker:
     *      1. 线程池状态大于 SHUTDOWN,也就是 STOP, TIDYING, 或 TERMINATED
     *      2. firstTask != null
     *      3. workQueue.isEmpty()
     * 简单分析下:
     *      状态控制的问题,当线程池处于 SHUTDOWN ,不允许提交任务,但是已有任务继续执行
     *      当状态大于 SHUTDOWN ,不允许提交任务,且中断正在执行任务
     *      多说一句:若线程池处于 SHUTDOWN,但 firstTask 为 null,且 workQueue 非空,是允许创建 worker 的
     *  
     */
            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;
                // 如果成功,那么就是所有创建线程前的条件校验都满足了,准备创建线程执行任务
                // 这里失败的话,说明有其他线程也在尝试往线程池中创建线程
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                    break retry;
                // 由于有并发,重新再读取一下 ctl
                c = ctl.get();  // Re-read ctl
                // 正常如果是 CAS 失败的话,进到下一个里层的for循环就可以了
                // 可如果是因为其他线程的操作,导致线程池的状态发生了变更,如有其他线程关闭了这个线程池
                // 那么需要回到外层的for循环
                if (runStateOf(c) != rs)
                    continue retry;
                // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
            }
        }

     /* *
        * 到这里,我们认为在当前这个时刻,可以开始创建线程来执行任务
        */
         
        // worker 是否已经启动
        boolean workerStarted = false;
        // 是否已将这个 worker 添加到 workers 这个 HashSet 中
        boolean workerAdded = false;
        Worker w = null;
        try {
           // 把 firstTask 传给 worker 的构造方法
            w = new Worker(firstTask);
            // 取 worker 中的线程对象,Worker的构造方法会调用 ThreadFactory 来创建一个新的线程
            final Thread t = w.thread;
            if (t != null) {
               //先加锁
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
                // 这个是整个类的全局锁,持有这个锁才能让下面的操作“顺理成章”,
                // 因为关闭一个线程池需要这个锁,至少我持有锁的期间,线程池不会被关闭
                mainLock.lock();
                try {
                    // Recheck while holding lock.
                    // Back out on ThreadFactory failure or if
                    // shut down before lock acquired.
                    int rs = runStateOf(ctl.get());

                    // 小于 SHUTTDOWN 即 RUNNING
                    // 如果等于 SHUTDOWN,不接受新的任务,但是会继续执行等待队列中的任务
                    if (rs < SHUTDOWN ||
                        (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                        // worker 里面的 thread 不能是已启动的
                        if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                            throw new IllegalThreadStateException();
                        // 加到 workers 这个 HashSet 中
                        workers.add(w);
                        int s = workers.size();
                        if (s > largestPoolSize)
                            largestPoolSize = s;
                        workerAdded = true;
                    }
                } finally {
                    mainLock.unlock();
                }
               // 若添加成功
                if (workerAdded) {
                    // 启动线程
                    t.start();
                    workerStarted = true;
                }
            }
        } finally {
            // 若线程没有启动,做一些清理工作,若前面 workCount 加了 1,将其减掉
            if (! workerStarted)
                addWorkerFailed(w);
        }
        // 返回线程是否启动成功
        return workerStarted;
    }

看下 addWorkFailed workers 中删除掉相应的 worker,workCount 减 1
private void addWor

记录 workers 中的个数的最大值,因为 workers 是不断增加减少的,通过这个值可以知道线程池的大小曾经达到的最大值

worker 中的线程 start 后,其 run 方法会调用 runWorker 继续往下看 runWorker

//  worker 线程启动后调用,while 循环(即自旋!)不断从等待队列获取任务并执行
//  worker 初始化时,可指定 firstTask,那么第一个任务也就可以不需要从队列中获取
final void runWorker(Worker w) {
    Thread wt = Thread.currentThread();
    // 该线程的第一个任务(若有)
    Runnable task = w.firstTask;
    w.firstTask = null;
    // 允许中断
    w.unlock(); 
 
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        // 循环调用 getTask 获取任务
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            w.lock();          
            // 若线程池状态大于等于 STOP,那么意味着该线程也要中断
              /**
               * 若线程池STOP,请确保线程 已被中断
               * 如果没有,请确保线程未被中断
               * 这需要在第二种情况下进行重新检查,以便在关中断时处理shutdownNow竞争
               */
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                 (Thread.interrupted() &&
                  runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                !wt.isInterrupted())
                wt.interrupt();
            try {
                // 这是一个钩子方法,留给需要的子类实现
                beforeExecute(wt, task);
                Throwable thrown = null;
                try {
                    // 到这里终于可以执行任务了
                    task.run();
                } catch (RuntimeException x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Error x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Throwable x) {
                    // 这里不允许抛出 Throwable,所以转换为 Error
                    thrown = x; throw new Error(x);
                } finally {
                    // 也是一个钩子方法,将 task 和异常作为参数,留给需要的子类实现
                    afterExecute(task, thrown);
                }
            } finally {
                // 置空 task,准备 getTask 下一个任务
                task = null;
                // 累加完成的任务数
                w.completedTasks++;
                // 释放掉 worker 的独占锁
                w.unlock();
            }
        }
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        // 到这里,需要执行线程关闭
        // 1. 说明 getTask 返回 null,也就是说,这个 worker 的使命结束了,执行关闭
        // 2. 任务执行过程中发生了异常
        //    第一种情况,已经在代码处理了将 workCount 减 1,这个在 getTask 方法分析中说
        //    第二种情况,workCount 没有进行处理,所以需要在 processWorkerExit 中处理
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

看看 getTask()

// 此方法有三种可能
// 1. 阻塞直到获取到任务返回。默认 corePoolSize 之内的线程是不会被回收的,它们会一直等待任务
// 2. 超时退出。keepAliveTime 起作用的时候,也就是如果这么多时间内都没有任务,那么应该执行关闭
// 3. 如果发生了以下条件,须返回 null
//     池中有大于 maximumPoolSize 个 workers 存在(通过调用 setMaximumPoolSize 进行设置)
//     线程池处于 SHUTDOWN,而且 workQueue 是空的,前面说了,这种不再接受新的任务
//     线程池处于 STOP,不仅不接受新的线程,连 workQueue 中的线程也不再执行
private Runnable getTask() {
    boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?

   for (;;) {
   // 允许核心线程数内的线程回收,或当前线程数超过了核心线程数,那么有可能发生超时关闭
 
            // 这里 break,是为了不往下执行后一个 if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
            // 两个 if 一起看:如果当前线程数 wc > maximumPoolSize,或者超时,都返回 null
            // 那这里的问题来了,wc > maximumPoolSize 的情况,为什么要返回 null?
            // 换句话说,返回 null 意味着关闭线程。
            // 那是因为有可能开发者调用了 setMaximumPoolSize 将线程池的 maximumPoolSize 调小了
        
            // 如果此 worker 发生了中断,采取的方案是重试
            // 解释下为什么会发生中断,这个读者要去看 setMaximumPoolSize 方法,
            // 如果开发者将 maximumPoolSize 调小了,导致其小于当前的 workers 数量,
            // 那么意味着超出的部分线程要被关闭。重新进入 for 循环,自然会有部分线程会返回 null
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);

            // Check if queue empty only if necessary.
            if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
                // CAS 操作,减少工作线程数
                decrementWorkerCount();
                return null;
            }

            int wc = workerCountOf(c);

            // Are workers subject to culling?
            boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;

            if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
                && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
                if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                    return null;
                continue;
            }

            try {
                Runnable r = timed ?
                    workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                    workQueue.take();
                if (r != null)
                    return r;
                timedOut = true;
            } catch (InterruptedException retry) {
            // 如果此 worker 发生了中断,采取的方案是重试
            // 解释下为什么会发生中断,这个读者要去看 setMaximumPoolSize 方法,
            // 如果开发者将 maximumPoolSize 调小了,导致其小于当前的 workers 数量,
            // 那么意味着超出的部分线程要被关闭。重新进入 for 循环,自然会有部分线程会返回 null
                timedOut = false;
            }
        }
}

到这里,基本上也说完了整个流程,回到 execute(Runnable command) 方法,看看各个分支,我把代码贴过来一下:

    public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        //表示 “线程池状态” 和 “线程数” 的整数
        int c = ctl.get();
        // 如果当前线程数少于核心线程数,直接添加一个 worker 执行任务,
        // 创建一个新的线程,并把当前任务 command 作为这个线程的第一个任务(firstTask)
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        // 添加任务成功,即结束
        // 执行的结果,会包装到 FutureTask 
        // 返回 false 代表线程池不允许提交任务
            if (addWorker(command, true))
                return;
           
            c = ctl.get();
        }
        // 到这说明,要么当前线程数大于等于核心线程数,要么刚刚 addWorker 失败
 
        // 如果线程池处于 RUNNING ,把这个任务添加到任务队列 workQueue 中
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            /* 若任务进入 workQueue,我们是否需要开启新的线程
             * 线程数在 [0, corePoolSize) 是无条件开启新线程的
             * 若线程数已经大于等于 corePoolSize,则将任务添加到队列中,然后进到这里
             */
            int recheck = ctl.get();
            // 若线程池不处于 RUNNING ,则移除已经入队的这个任务,并且执行拒绝策略
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            // 若线程池还是 RUNNING ,且线程数为 0,则开启新的线程
            // 这块代码的真正意图:担心任务提交到队列中了,但是线程都关闭了
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        // 若 workQueue 满,到该分支
        // 以 maximumPoolSize 为界创建新 worker,
        // 若失败,说明当前线程数已经达到 maximumPoolSize,执行拒绝策略
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

工作线程:线程池创建线程时,会将线程封装成工作线程Worker,Worker在执行完任务后,还会循环获取工作队列里的任务来执行.我们可以从Worker类的run()方法里看到这点

  public void run() {
        try {
            Runnable task = firstTask;
            firstTask = null;
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                runTask(task);
                task = null;
            }
        } finally {
            workerDone(this);
        }
    }
 boolean workerStarted = false;
        boolean workerAdded = false;
        Worker w = null;
        try {
            w = new Worker(firstTask);

            final Thread t = w.thread;
            if (t != null) {
               //先加锁
                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) {
                    t.start();
                    workerStarted = true;
                }
            }
        } finally {
            if (! workerStarted)
                addWorkerFailed(w);
        }
        return workerStarted;
    }

线程池中的线程执行任务分两种情况

  • 在execute()方法中创建一个线程时,会让这个线程执行当前任务
  • 这个线程执行完上图中 1 的任务后,会反复从BlockingQueue获取任务来执行

线程池的使用

向线程池提交任务

可以使用两个方法向线程池提交任务

execute()

用于提交不需要返回值的任务,所以无法判断任务是否被线程池执行成功.通过以下代码可知execute()方法输入的任务是一个Runnable类的实例.

    threadsPool.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                   // TODO Auto-generated method stub
            }
        });

从运行结果可以看出,单线程池中的线程是顺序执行的。固定线程池(参数为2)中,永远最多只有两个线程并发执行。缓存线程池中,所有线程都并发执行。 第二个例子,测试单线程调度线程池和固定调度线程池。

public class ScheduledThreadPoolExam {
    public static void main(String[] args) {
        //first test for singleThreadScheduledPool
        ScheduledExecutorService scheduledPool = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
        //second test for scheduledThreadPool
//        ScheduledExecutorService scheduledPool = Executors.newScheduledThreadPool(2);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            scheduledPool.schedule(new TaskInScheduledPool(i), 0, TimeUnit.SECONDS);
        }
        scheduledPool.shutdown();
    }
}

class TaskInScheduledPool implements Runnable {
    private final int id;

    TaskInScheduledPool(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println("TaskInScheduledPool-["+id+"] is running phase-"+i);
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            }
            System.out.println("TaskInScheduledPool-["+id+"] is over");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

从运行结果可以看出,单线程调度线程池和单线程池类似,而固定调度线程池和固定线程池类似。 总结:

  • 如果没有特殊要求,使用缓存线程池总是合适的;
  • 如果只能运行一个线程,就使用单线程池。
  • 如果要运行调度任务,则按需使用调度线程池或单线程调度线程池
  • 如果有其他特殊要求,则可以直接使用ThreadPoolExecutor类的构造函数来创建线程池,并自己给定那五个参数。

submit()

用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个future类型对象,通过此对象可以判断任务是否执行成功。 并可通过get()获取返回值,get()会阻塞当前线程直到任务完成。而使用get(long timeout,TimeUnit unit)方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回,这时候可能任务没有执行完。

 Future<Object> future = executor.submit(harReturnValuetask);
     try {
         Object s = future.get();
     } catch (InterruptedException e) {
         // 处理中断异常
     } catch (ExecutionException e) {
         // 处理无法执行任务异常
     } finally {
         // 关闭线程池
         executor.shutdown();
     }