ThreadPoolExecutor

2019-08-26 本文已影响0人少年丶要淡定

这次分享的是线程池的一些东西，还是一起去看一下源码，看源码一时爽，一直看一直爽。

为什么要用到线程池呢？每次new Thread新建对象性能差；线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，及可能占用过多系统资源导致死机；缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。在这种情况下线程池应运而生，线程池的出现使我们可以重用存在的线程，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，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞；提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

废话不多说，先看一下它的继承结构：

ThreadPoolExecutor继承结构

我们今天的主角是ThreadPoolExecutor，老样子，先去看它的构造方法：

构造方法

它一共有四种构造方法，前三种都是调用了第四个，说白了，就是他们的参数有差异，接下来去了解一下这些参数到底是干什么用的：

corePoolSize：这里是指核心线程数。当提交一个新任务时，线程池会创建一个新的线程去执行这个任务，直到当线程池中的核心线程数量与corePoolSize相等，后边提交的任务就会被扔到队列中等待执行。

maximumPoolSize：这里是指最大线程数。就是这个线程池最多能容纳线程的数量。最大线程数=核心线程数+非核心线程数。所谓的非核心线程数，是指在阻塞队列满了以后，如果继续提交任务，也会创建线程去执行，只不过这里的线程不再属于核心线程，也要注意当前线程总数量要小于maximumPoolSize，这种线程就叫做非核心线程。

keepAliveTime：这里指的是线程的存活时间。表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用。如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0；

unit：这里指的是线程存活时间的时间单位。包括天、时、分、秒、毫秒、微秒、纳秒。

workQueue：这里指的是阻塞队列。就是线程池中的核心线程数>=corePoolSize时，还继续提交任务，就会把任务放到阻塞队列中。这里阻塞队列的策略主要有三种。ArrayBlockingQueue（有界队列，就是一个长度固定的队列，由于长度固定，所以一旦超过了队列长度和maximumPoolSize，线程池就无法再接收任务）、LinkedBlockingQueue（无界队列，长度不固定，在核心线程数>=corePoolSize后，所有的任务都将无限制的加入队列中，内存飙升）、SynchronousQueue （同步移交队列，对于提交的任务，如果有空闲线程，则使用空闲线程来处理；否则新建一个线程来处理任务）。

threadFactory：这里指的是创建线程的工厂。

RejectedExecutionHandler：饱和策略。主要包括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，并执行当前任务）、DiscardPolicy（直接丢弃任务）。也可以自己去实现RejectedExecutionHandler接口，自定义饱和策略，如记录日志或持久化存储不能处理的任务。

接下来去看一下它的一些常量：

ThreadPoolExecutor的常量

AtomicInteger：在使用非阻塞算法实现并发控制，在一些高并发程序中非常适合，主要是在高并发的情况下是提供原子操作的。这里其实你不必要纠结，在后边你会常看到ctl.get()这个方法，他这里get到的就是这里构造方法传入的参数。你可以把他理解为是一个新的对象，它有俩个属性，一个是线程池的状态（用32位整形的高3位表示），一个是线程的数量（用32位整形的低29表示）。

COUNT_BITS：就是下边要移动的位数，结果就是29位。

CAPACITY：线程的最大容量。0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001左移29位- ->0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 =，0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 这个二级制数转换为十进制再减1就行了，结果就是536870911。

RUNNING：这里指的是线程池状态--运行中。主要是接受新任务，并处理队列任务。（表示状态的只有高3位，就以运行中作为例子看一下。-1代表的是1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，左移29位后是1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000，表示RUNNING状态，即-536870912）

SHUTDOWN：线程池处在SHUTDOWN状态时，不接收新任务，但能处理已添加的任务。调用线程池的shutdown()方法时，线程池状态由RUNNING变为SHUTDOWN。

STOP：线程池处在STOP状态时，不接收新任务，不处理已添加的任务，并且会中断正在处理的任务。调用线程池的shutdownNow()方法时，线程池状态由RUNNING或者SHUTDOWN都会转为STOP。

TIDYING：当所有的任务已终止，ctl记录的任务数量（即方法workerCountOf（c））为0，线程池会变为TIDYING状态。当线程池变为TIDYING状态时，会执行terminated()。

TERMINATED：线程池彻底终止，就变成TERMINATED状态。线程池处在TIDYING状态时，执行完terminated()之后，线程池就会由 TIDYING变为TERMINATED。

runStateOf（int c）：这个方法是通过ctl获取线程池的状态。即通过高3位来判断。

workerCountOf（int c）：这个方法是通过ctl获取正在运行的线程。即通过低29位来判断。

ctlOf（int rs, int wc）：这个方法是初始化ctl的值。即AtomicInteger初始化时构造函数中传的参数就是这个东西。

runStateLessThan（int c, int s）：c是线程池状态，那线程池的状态和另一个状态s比较大小，并返回结果。

runStateAtLeast（int c, int s）：c是线程池状态，那线程池的状态和另一个状态s比较大小，并返回结果。和上边的一样，就是比较规则不一样。

isRunning（int c）：c是线程池状态，判断当前线程是不是处于运行时。

接一下用一个图说明一下线程池状态直接的转换关系：

线程池状态之间的转换

好了，我们开始看它核心的一些方法，首先是execute(Runnable command)：

说明一下这里的参数Runnable command，就是要提交的任务。

execute()

上边这个是源码的解析，我们去画一个更直接明了的流程图再看一下：

execute()流程图

下一个我们要看的就是如何去添加一个线程，就是在提交任务方法(execute)中的addWorker(Runnable firstTask, boolean core)方法:

说明一下这里的参数：Runnable firstTask指的是第一个任务， boolean core指的是是否是核心线程池。

addWorker()

老样子，画个流程图，看起来更直观一些，梳理一下：

addWorker()流程图

搞了这半天，发现我们线程池里边的线程不是Thread对象，而是Worker对象，我们再去看一下：

worker对象

看完这个你会发现，worker继承的是AQS（AbstractQueuedSynchronizer），我在前边ReentrantLock的实现原理中对AQS有比较详细的介绍，就是通过CAS操作去修改state的值(1是拿到锁了，0没拿到)，去获取锁。需要我们注意的是我们在初始化worker的时候state的状态是-1，我们啥也干不了；还有就是worker实现的AQS不是可重入锁，他这里对state的操作不是加减法，就是直接修改。看到这里是不是有点清晰了，为什么线程池中放的不是Thread而是worker？主要是为了提供中断的这个功能。

接下里我们去看一下worker中比较重要的一个方法，就是runWorker(Worker w)了，进去看看：