【并發(fā)編程系列12】從Java線程池的常用4種寫法深入分析線程池(Thread Pool)的實(shí)現(xiàn)原理

寫在前面的話

并發(fā)編程里面贴谎，線程池這個(gè)一直就想寫一篇文章來總結(jié)下，但是直到并發(fā)編程系列的第12篇才寫的原因是線程池里面用到了AQS同步隊(duì)列和阻塞隊(duì)列等一些知識季稳，所以為了鋪墊赴精，就先把前面的知識點(diǎn)寫完了，到現(xiàn)在绞幌，終于可以總結(jié)一下線程池的實(shí)現(xiàn)原理了蕾哟。

什么是線程池

在Java中,創(chuàng)建一個(gè)線程可以通過繼承Thread或者實(shí)現(xiàn)Runnable接口來實(shí)現(xiàn)，但是，如果每個(gè)請求都創(chuàng)建一個(gè)新線程谭确，那么創(chuàng)建和銷毀線程花費(fèi)的時(shí)間和消耗的系統(tǒng)資源都相當(dāng)大帘营，甚至可能要比在處理實(shí)際的用戶請求的時(shí)間和資源要多的多。

為了解決這個(gè)問題,就有了線程池的概念逐哈，線程池的核心邏輯是提前創(chuàng)建好若干個(gè)線程放在一個(gè)容器中芬迄。如果有任務(wù)需要處理，則將任務(wù)直接分配給線程池中的線程來執(zhí)行就行昂秃，任務(wù)處理完以后這個(gè)線程不會被銷毀禀梳，而是等待后續(xù)分配任務(wù)。同時(shí)通過線程池來重復(fù)管理線程還可以避免創(chuàng)建大量線程增加開銷肠骆。

創(chuàng)建線程池

為了方便使用算途，Java中的Executors類里面提供了幾個(gè)線程池的工廠方法，可以直接利用提供的方法創(chuàng)建不同類型的線程池：

  • newFixedThreadPool：創(chuàng)建一個(gè)固定線程數(shù)的線程池
  • newSingleThreadExecutor：創(chuàng)建只有1個(gè)線程的線程池
  • newCachedThreadPool：返回一個(gè)可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整線程個(gè)數(shù)的線程池蚀腿，不限制最大線程 數(shù)量嘴瓤，若用空閑的線程則執(zhí)行任務(wù)，若無任務(wù)則不創(chuàng)建線程莉钙。并且每一個(gè)空閑線程會在60秒 后自動回收廓脆。
  • newScheduledThreadPool： 創(chuàng)建一個(gè)可以指定線程的數(shù)量的線程池，但是這個(gè)線程池還帶有 延遲和周期性執(zhí)行任務(wù)的功能磁玉，類似定時(shí)器停忿。

FixedThreadPool

創(chuàng)建一個(gè)固定數(shù)量N個(gè)線程在一個(gè)共享的無邊界隊(duì)列上操作的線程池。在任何時(shí)候蚊伞，最多N個(gè)線程被激活處理任務(wù)席赂。如果所有線程都在活動狀態(tài)時(shí)又有新的任務(wù)被提交，那么新提交的任務(wù)會加入隊(duì)列等待直到有線程可用為止厚柳。

如果有任何線程在shutdown前因?yàn)槭《唤K止，那么當(dāng)有新的任務(wù)需要執(zhí)行時(shí)會產(chǎn)生一個(gè)新的線程沐兵，新的線程將會一直存在線程池中别垮，直到被顯式的shutdown。

示例

package com.zwx.concurrent.threadPool;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        //FixedThreadPool - 固定線程數(shù)
        ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for (int i=0;i<10;i++){
            fixedThreadPool.execute(()-> {
                System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName());
            });
        }
        fixedThreadPool.shutdown();
    }
}

輸出結(jié)果為：


在這里插入圖片描述

可以看到扎谎，最多只有3個(gè)線程在循環(huán)執(zhí)行任務(wù)（運(yùn)行結(jié)果是不一定的碳想，但是最多只會有3個(gè)線程）。

FixedThreadPool調(diào)用了如下方法構(gòu)造線程池：


在這里插入圖片描述

SingleThreadExecutor

只有一個(gè)工作線程的執(zhí)行器毁靶。如果這個(gè)線程在正常關(guān)閉前因?yàn)閳?zhí)行失敗而被關(guān)閉胧奔，那么就會重新創(chuàng)建一個(gè)新的線程加入執(zhí)行器。

這種執(zhí)行器可以保證所有的任務(wù)按順序執(zhí)行预吆，并且在任何給定的時(shí)間內(nèi)龙填，確保活動的任務(wù)只有1個(gè)。

示例

package com.zwx.concurrent.threadPool;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i=0;i<9;i++){
            singleThreadExecutor.execute(()-> {
                System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName());
            });
        }
    }
}
singleThreadExecutor.shutdown();

運(yùn)行結(jié)果只有1個(gè)線程：


在這里插入圖片描述

SingleThreadExecutor調(diào)用了如下方法構(gòu)造線程池：


在這里插入圖片描述

CachedThreadPool

一個(gè)在需要處理任務(wù)時(shí)才會創(chuàng)建線程的線程池岩遗，如果一個(gè)線程處理完任務(wù)了還沒有被回收扇商，那么線程可以被重復(fù)使用。

當(dāng)我們調(diào)用execute方法時(shí)宿礁，如果之前創(chuàng)建的線程有空閑可用的案铺，則會復(fù)用之前創(chuàng)建好的線程，否則就會創(chuàng)建新的線程加入到線程池中梆靖。

創(chuàng)建好的線程如果在60s內(nèi)沒被使用控汉，那么線程就會被終止并移出緩存。因此返吻，這種線程池可以保持長時(shí)間空閑狀態(tài)而不會消耗任何資源姑子。

示例

package com.zwx.concurrent.threadPool;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i=0;i<9;i++){
            cachedThreadPool.execute(()-> {
                System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName());
            });
        }
        cachedThreadPool.shutdown();
}

輸出結(jié)果可以看到，創(chuàng)建了9個(gè)不同的線程：


在這里插入圖片描述

接下來我們對上面的示例改造一下思喊，在執(zhí)行execute之前休眠一段時(shí)間：

package com.zwx.concurrent.threadPool;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i=0;i<9;i++){
            try {
                    Thread.sleep(i * 10L);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            cachedThreadPool.execute(()-> {
                System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName());
            });
        }
        cachedThreadPool.shutdown();
}

這時(shí)候輸出的結(jié)果就只有1個(gè)線程了壁酬，因?yàn)橛胁糠志€程可以被復(fù)用：


在這里插入圖片描述

注意：這兩個(gè)示例的結(jié)果都不是固定的，第一種有可能也不會創(chuàng)建9個(gè)線程恨课，第二種也有可能不止創(chuàng)建1個(gè)線程舆乔，具體要看線程的執(zhí)行情況。

CachedThreadPool調(diào)用了如下方法構(gòu)造線程池


在這里插入圖片描述

ScheduledThreadPool

創(chuàng)建一個(gè)線程池剂公，它可以在調(diào)度命令給定的延遲后運(yùn)行或定期執(zhí)行希俩。這個(gè)相比較于其他的線程池，其自定義了一個(gè)子類ScheduledExecutorService繼承了ExecutorService纲辽。

示例

package com.zwx.concurrent.threadPool;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);
        for (int i=0;i<9;i++){
            scheduledThreadPool.execute(()->{
                System.out.println("線程名：" + Thread.currentThread().getName());
            });
        }
        scheduledThreadPool.shutdown();
    }
}

輸出結(jié)果（執(zhí)行結(jié)果具有隨機(jī)性颜武，最多只有3個(gè)線程執(zhí)行）：


在這里插入圖片描述

ScheduledThreadPool最終調(diào)用了如下方法構(gòu)造線程池


在這里插入圖片描述

線程池原理

根據(jù)上面的截圖可以看到，列舉的4中常用的線程池在構(gòu)造時(shí)拖吼，最終調(diào)用的方法都是ThreadPoolExecutor類的構(gòu)造方法鳞上，所以要分析原理，我們就去看看ThreadPoolExecutor吧吊档！

構(gòu)造線程池7大參數(shù)

下面就是ThreadPoolExecutor類中最完整的一個(gè)構(gòu)造方法：


在這里插入圖片描述

這個(gè)就是是構(gòu)造線程池的核心方法篙议，總共有7個(gè)參數(shù)：

  • corePoolSize：核心線程數(shù)量。一直保留在池中的線程怠硼，核心線程即使空閑狀態(tài)也不會被回收鬼贱，除非設(shè)置了allowCoreThreadTimeOut屬性
  • maximumPoolSize：最大線程數(shù)量。線程池中允許的最大線程數(shù)香璃，大于等于核心線程數(shù)
  • keepAliveTime：活躍時(shí)間这难。當(dāng)最大線程數(shù)比核心線程數(shù)更大時(shí)，超出核心的線程數(shù)的其他線程如果空間時(shí)間超過keepAliveTime會被回收
  • TimeUnit：活躍時(shí)間的單位
  • BlockingQueue：阻塞隊(duì)列葡秒。用于存儲尚等待被執(zhí)行的任務(wù)姻乓。
  • ThreadFactory：創(chuàng)建線程的工廠類
  • RejectedExecutionHandler：拒絕策略嵌溢。當(dāng)達(dá)到了線程邊界和隊(duì)列容量時(shí)提交的任務(wù)被阻塞時(shí)執(zhí)行的策略。

線程池執(zhí)行流程

execute(Runnable) 方法的主流程非常清晰：


在這里插入圖片描述

根據(jù)上面源碼糖权，可以得出線程池執(zhí)行流程圖如下：


在這里插入圖片描述

源碼分析

首先看看ThreadPoolExecutor類中的ctl堵腹，是一個(gè)32位的int類型，其中將高3位用來表示線程數(shù)量星澳，低29位用來表示疚顷，其中的計(jì)算方式都是采用二進(jìn)制來計(jì)算。


在這里插入圖片描述

其中各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下圖：


在這里插入圖片描述

其中狀態(tài)的大小關(guān)系為：
RUNNING<SHUTDOWN<STOP<TIDYING<TERMINATED

addWork方法

 private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
       //第一段邏輯：線程數(shù)+1
        retry:
        for (;;) {
            int c = ctl.get();//獲取線程池容量
            int rs = runStateOf(c);//獲取狀態(tài)

            // Check if queue empty only if necessary.
            if (rs >= SHUTDOWN &&//即：SHUTDOWN禁偎，STOP腿堤，TIDYING，TERMINATED
                ! (rs == SHUTDOWN &&
                   firstTask == null &&
                   ! workQueue.isEmpty()))//即：rs==RUNNING,firstTask!=null,queue==null
                return false;//如果已經(jīng)關(guān)閉如暖，不接受任務(wù)笆檀；如果正在運(yùn)行，且queue為null盒至，也返回false
            for (;;) {
                int wc = workerCountOf(c);//獲取當(dāng)前的工作線程數(shù)
                //如果工作線程數(shù)大于等于容量或者大于等于核心線程數(shù)(最大線程數(shù))酗洒，那么就不能再添加worker
                if (wc >= CAPACITY ||
                    wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                    return false;
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))//cas增加線程數(shù)，失敗則再次自旋嘗試
                    break retry;
                c = ctl.get();  // Re-read ctl //再次獲取工作線程數(shù)
                if (runStateOf(c) != rs)//不相等說明線程池的狀態(tài)發(fā)生了變化枷遂，繼續(xù)自旋嘗試
                    continue retry;
            }
        }

        //第二段邏輯：將線程構(gòu)造成Worker對象樱衷，并添加到線程池
        boolean workerStarted = false;//工作線程是否啟動成功
        boolean workerAdded = false;//工作線程是否添加成功
        Worker w = null;
        try {
            w = new Worker(firstTask);//構(gòu)建一個(gè)worker
            final Thread t = w.thread;//去除worker中的線程
            if (t != null) {
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;//獲取重入鎖
                mainLock.lock();//上鎖
                try {
                    // Recheck while holding lock.
                    // Back out on ThreadFactory failure or if
                    // shut down before lock acquired.
                    int rs = runStateOf(ctl.get());//獲得鎖之后，再次檢查狀態(tài)

                    //只有當(dāng)前線程池是正在運(yùn)行狀態(tài)酒唉，[或是 SHUTDOWN 且 firstTask 為空]矩桂，才能添加到 workers 集合中
                    if (rs < SHUTDOWN ||
                        (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                        if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                            throw new IllegalThreadStateException();
                        workers.add(w);//將新創(chuàng)建的 Worker 添加到 workers 集合中
                        int s = workers.size();
                        if (s > largestPoolSize)
                            largestPoolSize = s;//更新線程池中線程的數(shù)量
                        workerAdded = true;//添加線程(worker)成功
                    }
                } finally {
                    mainLock.unlock();
                }
                if (workerAdded) {
                    t.start();//這里就會去執(zhí)行Worker中的run()方法
                    workerStarted = true;//啟動成功
                }
            }
        } finally {
            if (! workerStarted)
                addWorkerFailed(w);//如果啟動線程失敗，需要回滾
        }
        return workerStarted;
    }

這個(gè)方法主要就是做兩件事：

  • 一痪伦、將線程數(shù)+1
  • 二侄榴、將線程構(gòu)造成Worker對象，加入到線程池中网沾，并調(diào)用start()方法啟動線程

Worker對象

在這里插入圖片描述

上面這個(gè)方法繼承了AbstractQueuedSynchronizer癞蚕，前面我們講述AQS同步隊(duì)列的時(shí)候知道，AQS就是一個(gè)同步器辉哥，那么既然有線程的同步器桦山，這里為什么不直接使用，反而要繼承之后重寫呢证薇？

這是因?yàn)锳QS同步器內(nèi)是支持鎖重入的度苔，但是線程池這里的設(shè)計(jì)思想是并不希望支持重入匆篓，所以才會重寫一個(gè)AQS來避免重入浑度。

Worker中state初始化狀態(tài)設(shè)置為-1，原因是在初始化Worker對象的時(shí)候鸦概，在線程真正執(zhí)行runWorker()方法之前箩张，不能被中斷甩骏。而一旦線程構(gòu)造完畢并開始執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候，是允許被中斷的先慷，所以在線程進(jìn)入runWorker()之后的第一件事就是將state設(shè)置為0(無鎖狀態(tài))饮笛，也就是允許被中斷。

我們再看看Worker的構(gòu)造器：


在這里插入圖片描述

addWork方法執(zhí)行到這句：w = new Worker(firstTask);//構(gòu)建一個(gè)worker 的時(shí)候论熙，就會調(diào)用構(gòu)造器創(chuàng)建一個(gè)Worker對象福青，state=-1，并且將當(dāng)前任務(wù)作為firstTask脓诡，后面再運(yùn)行的時(shí)候會優(yōu)先執(zhí)行firstTask无午。

上面addWorker方法在worker構(gòu)造成功之后，就會調(diào)用worker.start方法祝谚，這時(shí)候就會去執(zhí)行Worker中的run()方法宪迟，這也是一種委派的方式

run()方法中調(diào)用了runWorker(this)方法，這個(gè)方法就是真正執(zhí)行任務(wù)的方法：

runWorker(this)方法

final void runWorker(Worker w) {
        Thread wt = Thread.currentThread();
        Runnable task = w.firstTask;
        w.firstTask = null;
        /**
         * 表示當(dāng)前worker線程允許中斷交惯，因?yàn)閚ew Worker默認(rèn)的 state=-1,此處是調(diào)用
         * Worker類的 tryRelease()方法次泽，state置為 0，
         * 而 interruptIfStarted()中只有 state>=0 才允許調(diào)用中斷
         */
        w.unlock(); // allow interrupts
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                /**
                 * 加鎖席爽，這里加鎖不僅僅是為了防止并發(fā)意荤，更是為了當(dāng)調(diào)用shutDown()方法的時(shí)候線程不被中斷，
                 * 因?yàn)閟hutDown()的時(shí)候在中斷線程之前會調(diào)用tryLock方法嘗試獲取鎖拳昌，獲取鎖成功才會中斷
                 */
                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
                /**
                 * 如果是以下兩種情況袭异，需要中斷線程
                 * 1.如果state>=STOP,且線程中斷標(biāo)記為false
                 * 2.如果state<STOP,獲取中斷標(biāo)記并復(fù)位，如果線程被中斷炬藤，那么御铃，再次判斷state是否STOP
                 *   如果是的話，且線程中斷標(biāo)記為false
                 */
                if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||//狀態(tài)>=STOP
                     (Thread.interrupted() &&
                      runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                    !wt.isInterrupted())
                    wt.interrupt();//中斷線程
                try {
                    beforeExecute(wt, task);//空方法沈矿，我們可以重寫它上真，在執(zhí)行任務(wù)前做點(diǎn)事情,常用于線程池運(yùn)行的監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)
                    Throwable thrown = null;
                    try {
                        task.run();//正式調(diào)用run()執(zhí)行任務(wù)
                    } catch (RuntimeException x) {
                        thrown = x; throw x;
                    } catch (Error x) {
                        thrown = x; throw x;
                    } catch (Throwable x) {
                        thrown = x; throw new Error(x);
                    } finally {
                        afterExecute(task, thrown);//執(zhí)行任務(wù)之后調(diào)用，也是個(gè)空方法羹膳，我們可以重寫它睡互，在執(zhí)行任務(wù)后做點(diǎn)事情,常用于線程池運(yùn)行的監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)
                    }
                } finally {
                    task = null;//將任務(wù)設(shè)置為空，那么下次循環(huán)就會通過getTask()方法從workerQueue中取任務(wù)了
                    w.completedTasks++;//任務(wù)完成數(shù)+1
                    w.unlock();
                }
            }
            completedAbruptly = false;
        } finally {
            //核心線程會阻塞在getTask()方法中等待線程陵像，除非設(shè)置了允許核心線程被銷毀就珠，
            // 否則正常的情況下只有非核心線程才會執(zhí)行這里
            processWorkerExit(w, completedAbruptly);//銷毀線程
        }
    }

主要執(zhí)行步驟為：

  • 1、首先釋放鎖醒颖，因?yàn)檫M(jìn)入這個(gè)方法之后線程允許被中斷
  • 2妻怎、首先看看傳入的firstTask是否為空，不為空則優(yōu)先執(zhí)行
  • 3泞歉、如果firstTask為空(執(zhí)行完了)逼侦，則嘗試從getTask()中獲取任務(wù)匿辩，getTask()就是從隊(duì)列l(wèi)里面獲取任務(wù)
  • 4、如果獲取到任務(wù)則開始執(zhí)行榛丢，執(zhí)行的時(shí)候需要重新上鎖铲球，因?yàn)閳?zhí)行任務(wù)期間也不允許中斷
  • 5、任務(wù)運(yùn)行前后分別有一個(gè)空方法晰赞，我們可以在有需要的時(shí)候重寫這兩個(gè)方法稼病，實(shí)現(xiàn)付線程池的監(jiān)控
  • 6、如果獲取不到任務(wù)掖鱼，則會執(zhí)行processWorkerExit方法銷毀線程

getTask()方法

private Runnable getTask() {
        //上一次獲取任務(wù)是否超時(shí)溯饵，第一次進(jìn)來默認(rèn)false，第一次自旋后如果超時(shí)就會設(shè)置為true锨用，則第二次自旋就會返回null
        boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?

        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);

            // Check if queue empty only if necessary.
            /**
             * 1\. 線程池狀態(tài)為shutdown,那么就必須要等到workQueue為空才行丰刊，因?yàn)閟hutdown()狀態(tài)是需要執(zhí)行隊(duì)列中剩余任務(wù)的
             * 2.線程池狀態(tài)為stop,那么就不需要關(guān)注workQueue中是否有任務(wù)
             */
            if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
                decrementWorkerCount();//線程池中的線程數(shù)-1
                return null;//返回null的話，那么runWorker方法中就會跳出循環(huán)增拥，執(zhí)行finally中的processWorkerExit方法銷毀線程
            }

            int wc = workerCountOf(c);

            // Are workers subject to culling?
            //1.allowCoreThreadTimeOut-默認(rèn)false啄巧，表示核心線程數(shù)不會超時(shí)
            //2.如果總線程數(shù)大于核心線程數(shù)，那就說明需要有線程被銷毀
            boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;

            /**
             * 1\. 線程數(shù)量超過maximumPoolSize可能是線程池在運(yùn)行時(shí)被調(diào)用了setMaximumPoolSize()
             * 被改變了大小掌栅，否則已經(jīng) addWorker()成功的話是不會超過maximumPoolSize秩仆。
             * 2.timed && timedOut 如果為 true，表示當(dāng)前操作需要進(jìn)行超時(shí)控制猾封，并且上次從阻塞隊(duì)列中
             * 獲取任務(wù)發(fā)生了超時(shí).其實(shí)就是體現(xiàn)了空閑線程的存活時(shí)間
             */
            if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
                && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
                if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                    return null;
                continue;
            }

            try {
                Runnable r = timed ?
                    workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) ://等待指定時(shí)間后返回
                    workQueue.take();//拿不到任務(wù)會一直阻塞(如核心線程)
                if (r != null)
                    return r;//如果拿到任務(wù)了澄耍，返回給worker進(jìn)行處理
                timedOut = true;//走到這里就說明到了超期時(shí)間還沒拿到任務(wù)，設(shè)置為true晌缘，第二次自旋就可以直接返回null
            } catch (InterruptedException retry) {
                timedOut = false;
            }
        }
    }

這個(gè)方法主要步驟為：

  • 1齐莲、首先判斷狀態(tài)是不是對的，如果是SHUTDOWN之類不符合要求的狀態(tài)磷箕，那就直接返回null选酗，并把線程數(shù)-1，而返回null之后前面的方法就會跳出while循環(huán)岳枷，執(zhí)行銷毀線程流程芒填。
  • 2、判斷下是不是有設(shè)置超時(shí)時(shí)間或者最大線程數(shù)超過了核心線程數(shù)
  • 3空繁、根據(jù)上面的判斷決定是執(zhí)行帶有超時(shí)時(shí)間的poll方法還是take方法從隊(duì)列中獲取元素殿衰。
    情況一：如果是執(zhí)行帶超時(shí)時(shí)間的poll方法，那么時(shí)間到了如果還沒取到元素盛泡，那么就返回空闷祥，這種情況說明當(dāng)前系統(tǒng)并不繁忙，所以返回null之后線程就會被銷毀饭于；
    情況二：如果是執(zhí)行take方法蜀踏，根據(jù)第2點(diǎn)的判斷知道，除非我們?nèi)藶樵O(shè)置了核心線程可以被回收掰吕，否則核心線程就是會執(zhí)行take方法果覆，如果獲取不到任務(wù)就會一直阻塞等待獲取到任務(wù)為止。

processWorkerExit方法

這是銷毀線程的方法殖熟，上面的getTask()方法返回空局待，就會執(zhí)行線程銷毀方法，因?yàn)間etTask()當(dāng)中已經(jīng)把線程數(shù)-1了菱属，所以這里可以直接執(zhí)行線程銷毀工作钳榨。


在這里插入圖片描述

直接調(diào)用的是workers集合的remove()方法，后面還有就是嘗試中止和一些異常異常情況的補(bǔ)償操作纽门。

拒絕策略

JDK默認(rèn)提供的拒絕策略有如下幾種：

  • AbortPolicy：直接拋出異常薛耻，默認(rèn)策略
  • CallerRunsPolicy：用調(diào)用者所在的線程來執(zhí)行任務(wù)
  • DiscardOldestPolicy：丟棄阻塞隊(duì)列中靠最前的任務(wù)，并執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)
  • DiscardPolicy：直接丟棄任務(wù)

我們也可以自定義自己的拒絕策略赏陵，只要實(shí)現(xiàn)RejectedExecutionHandler接口饼齿，重寫其中的唯一一個(gè)方法rejectedExecution就可以了。

常見的面試問題

線程池這一塊面試非常喜歡問蝙搔，我們來舉幾個(gè)常見的問題：

問題一

Q：為什么不建議直接使用Executors來構(gòu)建線程池缕溉？

A：用Executors 使得我們不用關(guān)心線程池的參數(shù)含義，這樣可能會導(dǎo)致問題吃型，比如我們用newFixdThreadPool或者newSingleThreadPool.允許的隊(duì)列長度為Integer.MAX_VALUE证鸥，如果使用不當(dāng)會導(dǎo)致大量請求堆積到隊(duì)列中導(dǎo)致OOM的風(fēng)險(xiǎn)而newCachedThreadPool，允許創(chuàng)建線程數(shù)量為 Integer.MAX_VALUE勤晚，也可能會導(dǎo)致大量 線程的創(chuàng)建出現(xiàn)CPU使用過高或者OOM的問題枉层。而如果我們通過ThreadPoolExecutor來構(gòu)造線程池的話，我們勢必要了解線程池構(gòu)造中每個(gè) 參數(shù)的具體含義赐写，會更加謹(jǐn)慎返干。

問題二

Q：如何合理配置線程池的大小血淌？

A：要想合理地配置線程池矩欠，就必須首先分析任務(wù)特性，可以從以下幾個(gè)角度來分析：

  • 任務(wù)的性質(zhì)：CPU密集型任務(wù)悠夯、IO密集型任務(wù)和混合型任務(wù)癌淮。
  • 任務(wù)的優(yōu)先級：高、中和低沦补。
  • 任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間：長乳蓄、中和短。
  • 任務(wù)的依賴性：是否依賴其他系統(tǒng)資源夕膀，如數(shù)據(jù)庫連接虚倒。

CPU密集型：
CPU密集型的特點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間很快美侦，cpu一直在運(yùn)行，這種任務(wù)cpu 的利用率很高魂奥，那么線程數(shù)的配置應(yīng)該根據(jù)CPU核心數(shù)來決定菠剩，CPU核心數(shù)=最大同時(shí)執(zhí)行線程數(shù)，假如CPU核心數(shù)為4耻煤，那么服務(wù)器最多能同時(shí)執(zhí)行4個(gè)線程具壮。過多的線程會導(dǎo)致上 下文切換反而使得效率降低。那線程池的最大線程數(shù)可以配置為cpu核心數(shù)+1哈蝇。

IO密集型：
主要是進(jìn)行IO操作棺妓，執(zhí)行IO操作的時(shí)間較長，這是cpu會處于空閑狀態(tài)炮赦， 導(dǎo)致cpu的利用率不高怜跑，這種情況下可以增加線程池的大小》涂保可以結(jié)合線程的等待時(shí)長來做判斷妆艘，等待時(shí)間越高，那么線程數(shù)也相對越多看幼。一般可以配置cpu核心數(shù)的2倍批旺。
一個(gè)公式：線程池設(shè)定最佳線程數(shù)目 = （（線程池設(shè)定的線程等待時(shí)間+線程 CPU 時(shí)間）/ 線程CPU時(shí)間 ）* CPU數(shù)目

附：獲取CPU個(gè)數(shù)方法：Runtime.getRuntime().availableProcessors()

問題三

Q：線程池中的核心線程什么時(shí)候會初始化？

A：默認(rèn)情況下诵姜，創(chuàng)建線程池之后汽煮，線程池中是沒有線程的，需要提交任務(wù)之后才會創(chuàng)建線程棚唆。 在實(shí)際中如果需要線程池創(chuàng)建之后立即創(chuàng)建線程暇赤，可以通過如下兩個(gè)方法：

  • prestartCoreThread()：初始化一個(gè)核心線程。
  • prestartAllCoreThreads()：初始化所有核心線程

問題四

Q：線程池被關(guān)閉時(shí)宵凌，如果還有任務(wù)在執(zhí)行鞋囊，怎么辦？

A：線程池的關(guān)閉有兩個(gè)方法：

  • shutdown()
    不會立即終止線程池瞎惫，要等所有任務(wù)緩存隊(duì)列中的任務(wù)都執(zhí)行完后才終止溜腐，但是不會接受新的任務(wù)
  • shutdownNow()
    立即終止線程池，并嘗試打斷正在執(zhí)行的任務(wù)瓜喇，并且清空任務(wù)緩存隊(duì)列挺益，返回尚未執(zhí)行的任務(wù)任務(wù)

問題五

Q：線程池容量是否可以動態(tài)調(diào)整？

A：可以通過兩個(gè)方法動態(tài)調(diào)整線程池的大小乘寒。

  • setCorePoolSize()：設(shè)置最大核心線程數(shù)
  • setMaximumPoolSize()：設(shè)置最大工作線程數(shù)

總結(jié)

本文從線程池的常見的四種用法使用示例開始入手望众，最終發(fā)現(xiàn)都調(diào)用了同一個(gè)類去構(gòu)造線程池(ThreadPoolExecutor)，所以我們就從ThreadPoolExecutor構(gòu)造器開始分析了構(gòu)建一個(gè)線程池的7大參數(shù)稚机，并從execute()方法開始逐步分析了線程池的使用原理弓坞，當(dāng)然，其實(shí)線程池還有一個(gè)方法submit()也可以作為入口代赁，這個(gè)會放在下篇并發(fā)系列講述Future/Callable的時(shí)候再去分析甘耿。

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