线程池原理分析

线程池原理分析

应用线程池代码

public class ThreadPoolDemo implements Runnable{

    static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);

    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("name:" + Thread.currentThread().getName());
    }


    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            ThreadPoolDemo threadPoolDemo = new ThreadPoolDemo();
            executorService.execute(threadPoolDemo);
        }
        executorService.shutdown();
    }
}

线程池创建大致分为5种:

static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
    static ExecutorService executorService1 = Executors.newSingleThreadExecutor();
    static ExecutorService executorService2 = Executors.newCachedThreadPool();
    static ExecutorService executorService3 = Executors.newScheduledThreadPool(...);
    static ExecutorService executorService = Executors.newWorkStealingPool();

但是阿里的开发手册上写的是不建议用这种方式去创建线程池，而是应该重写它的实现方法去创建，因为这样你就会详细的知道各个参数的意义

源码分析

下面我们来分析下线程池的实现原理，它是怎么管理线程？ 先看execute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);
    }

可以看到有3个比较重要的代码，也可以说是过程：

1、int c = ctl.get();            --保存线程运行章台和线程数量
2、addWorker(command, true)      --线程池的核心，主要的worker
3、reject(command);              --线程池关闭或者已满，拒绝测率

int c = ctl.get();

ctl 的作用 
在线程池中，ctl贯穿在线程池的整个生命周期中 
ctl：private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0)); 它是一个原子类，主要作用是用来保存线程数量和线程池的状态。我们来分析一下这段代码， 其实比较有意思，他用到了位运算 一个int数值是32个bit位，这里采用高3位来保存运行状态，低29位来保存线程数量。 
 
我们来分析默认情况下，也就是ctlOf(RUNNING)运行状态，调用了ctlOf(int rs,int wc)方法； 其中 
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; } 其中RUNNING =-1 << COUNT_BITS ；
-1左移29位. -1的二进制是32个1（1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111） - 1 的二进制计算方法 
原码是 1000…001  . 高位 1 表示符号位。 然后对原码取反，高位不变得到 1111…110 然后对反码进行 + 1 ，也就是补码操作， 最后得到 1 111…1111 那么-1 <<左移 29位， 也就是 【111】 表示； rs | wc  。
二进制的111 | 000  。得到的结 果仍然是111

addWorker(command, true)

这个方法相当于是去创建一定数量的worker，然后去循环处理任务 这个方法里面有两个自旋 其实这个方法里面就做了两件事 1、采用循环CAS操作来将线程数+1

if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                    break retry;

2、新建一个线程并启用

核心代码
workers.add(w);
。。。
t.start();
workerStarted = true;

w = new Worker(firstTask);  //创建worker

然后Worker类中，会重写run方法：

public void run() {
            runWorker(this);
        }

reject(command)

拒绝策略 
1、AbortPolicy：直接抛出异常，默认策略； 
2、CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来执行任务； 3、DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中靠最前的任务，并执行当前任务； 
4、DiscardPolicy：直接丢弃任务；
当然也可以根据应用场景实现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

runWork方法

前面已经了解了 ThreadPoolExecutor 的核心方法 addWorker，主要作用是增加工作线程， 而 Worker 简单理解其实就是一个线程，里面重新了 run 方法，这块是线程池中执行任务的 真正处理逻辑，也就是runWorker方法，这个方法主要做几件事 1. 如果task不为空,则开始执行task 2. 如果task为空,则通过getTask()再去取任务,并赋值给task,如果取到的Runnable不为空,则 执行该任务 3. 执行完毕后,通过while循环继续getTask()取任务 4. 如果getTask()取到的任务依然是空,那么整个runWorker()方法执行完毕 
final void runWorker(Worker w) { 
    Thread wt = Thread.currentThread(); 
    Runnable task = w.firstTask; 
    w.firstTask = null; 
unlock，表示当前 worker 线程允许中断，因为 new Worker 默认的 state=-1,此处是调用
Worker 类的 tryRelease()方法，将 state 置为 0，  
而 interruptIfStarted()中只有 state>=0 才允许调用中断 
    w.unlock(); // allow interrupts 
    boolean completedAbruptly = true; 
    try { 
//注意这个 while 循环,在这里实现了 [线程复用] // 如果 task 为空，则通过
getTask 来获取任务 
        while (task != null || (task = getTask()) != null) { 
            w.lock(); //上锁，不是为了防止并发执行任务，为了在 shutdown()时不终止正
在运行的 worker 
线程池为 stop
状态时不接受新任务，不执行已经加入任务队列的任务，还中断正在执
行的任务
 
// 所以对于 stop
状态以上是要中断线程的
 
//(Thread.interrupted() &&runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) 确保线
程中断标志位为 true
且是 stop
状态以上，接着清除了中断标志
 
//!wt.isInterrupted() 则再一次检查保证线程需要设置中断标志位
 
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) || 
                 (Thread.interrupted() && 
                  runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) && 
                !wt.isInterrupted()) 
                wt.interrupt(); 
            try { 
                beforeExecute(wt, task);//这里默认是没有实现的，在一些特定的场景中
我们可以自己继承 ThreadpoolExecutor 自己重写 
                Throwable thrown = null; 
                try { 
                    task.run(); //执行任务中的 run 方法 
                } 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); //这里默认默认而也是没有实现 
                } 
            } finally { 
//置空任务(这样下次循环开始时,task 依然为 null,需要再通过 getTask()
取) + 记录该 Worker 完成任务数量 + 解锁 
                task = null; 
                w.completedTasks++; 
                w.unlock(); 
            } 
        } 
        completedAbruptly = false; 
    } finally { 
        processWorkerExit(w, completedAbruptly); 
//1.将入参 worker 从数组 workers 里删除掉；  
//2.根据布尔值 allowCoreThreadTimeOut 来决定是否补充新的 Worker 进数组
workers 
    } 
}

线程池的关闭

ThreadPoolExecutor 提供了两个方法，用于线程池的关闭，分别是 shutdown()和 shutdownNow()，其中：shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中 的任务都执行完后才终止，但再也不会接受新的任务shutdownNow()：立即终止线程池，并 尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务

来源：https://www.cnblogs.com/deyujincheng/p/11442236.html