android 线程池的理解

2020-02-13 本文已影响0人 android源码探索

在我看来理解线程池是非常有必要的，像一些比较出名的开源框架都用到了线程池，比如： Okhttp, EventBus等

对于我个人而言，平时对线程池的使用也只是停留在使用层面，对其原理了解的少之又少，我自己也很好奇，于是花了点时间研究了一下。

带着如下几个问题对线程池进行了解：

ThreadPoolExecutor的工作状态
ThreadPoolExecutor的重要成员变量
重要成员变量
常见的线程池

里面大量用到了ReentrantLock, 以及CAS的相关知识，这一块可以自己脑补一下

ThreadPoolExecutor的工作状态

线程池有5种状态

   private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;

每一种状态的具体含义如下（对于这一块只需要记住即可）：

RUNNING（运行，-1）：能够接收新任务，也可以处理阻塞队列中的任务。
SHUTDOWN（待关闭，0）：不可以接受新任务，继续处理阻塞队列中的任务。
STOP（停止，1）：不接收新任务，不处理阻塞队列中的任务，并且会中断正在处理的任务。
TIDYING（整理，2）：所有的任务已终止，ctl记录的“工作线程数”为0，线程池会变为TIDYING状态。当线程池变为TIDYING状态时，执行钩子方法terminated()。对于它的实现，在ThreadPoolExecutor中什么也没做。
TERMINATED（终止，3）：完全终止，且完成了所有资源的释放。

线程池的工作状态是什么时候切换呢

RUNNING -> SHUTDOWN：在调用ShutDown()时或隐式调用在finalize()中。
(RUNNING or SHUTDOWN) -> STOP：调用shutdownNow()时。
SHUTDOWN -> TIDYING：当阻塞和队列和工作线程数都为0时。
STOP -> TIDYING：当工作线程数为0。
TIDYING -> TERMINATED：当terminated()钩子方法完成时。

通过源码来验证上面的说法：

public void shutdown() {
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            checkShutdownAccess();
            advanceRunState(SHUTDOWN);
            interruptIdleWorkers();
            onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        tryTerminate();
    }

从上面的源码里面看到了如下的一句代码advanceRunState(SHUTDOWN);

 private void advanceRunState(int targetState) {
        // assert targetState == SHUTDOWN || targetState == STOP;
        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            if (runStateAtLeast(c, targetState) ||
                ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))))
                break;
        }
    }

这句代码ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))))
就是通过 CAS的原理进行值的修改, 而ctlOf方法会计算出真正的状态值

ThreadPoolExecutor的重要成员变量

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;
    }

int corePoolSize--核心线程数
int maximumPoolSize--最大线程数
long keepAliveTime--允许线程空闲时间
TimeUnit unit--时间对象
BlockingQueue<Runnable> workQueue--阻塞队列
ThreadFactory threadFactory--线程工厂
RejectedExecutionHandler handler--任务拒绝策略

ThreadFactory

线程工厂
其作用是创建线程
如果外面不传入线程工厂，则默认用源码里面的DefaultThreadFactory

RejectedExecutionHandler

拒绝策略
是在线程池执行excute方法的时候，如果满足一定条件则会执行其方法

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

从上面的代码分析看到了如下的代码reject(command);
而这个方法是真正的执行拒绝策略里面的方法。

从源码分析拒绝策略有如下几种：
1）直接抛出异常（AbortPolicy）
默认采用，对拒绝任务抛弃处理，并且抛出RejectedExecutionException异常。

 public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        public AbortPolicy() { }

        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
                                                 " rejected from " +
                                                 e.toString());
        }
    }

2）使用调用者的线程来处理（CallerRunsPolicy）
如果当前线程池处于运行状态，直接使用当前线程执行任务，如果是终止状态，则直接抛弃。

public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        
        public CallerRunsPolicy() { }

        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            if (!e.isShutdown()) {
                r.run();
            }
        }
    }

3）直接丢掉这个任务（DiscardPolicy）
对拒绝任务偷偷地抛弃，没有异常信息。查看源码发现他的rejectedExecution ()就是一个空实现。

public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {
      
        public DiscardPolicy() { }

        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        }
    }

4）丢掉最老的任务（DiscardOldestPolicy）
对拒绝任务不抛弃，而是抛弃队列里面等待最久的一个任务，然后把拒绝任务加到队列。

public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {
      
        public DiscardOldestPolicy() { }
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            if (!e.isShutdown()) {
                e.getQueue().poll();
                e.execute(r);
            }
        }
    }

常见的线程池

FixedThreadPool，
CachedThreadPool，
SingleThreadPool，
ScheduledThreadPool，
ForkJoinThreadPool

这些线程池的创建方法是借助于Excutor工具类来创建的，
其不同之处就是线程池的构造方法的参数不同而已

关联文章：
OkHttp的主线流程详解

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线程池的工作状态是什么时候切换呢

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