线程池(一)

泪湿孤枕 提交于 2020-03-16 12:39:37

Executor

线程池顶级接口。定义方法,void execute(Runnable)。方法调用者提供Runnable接口的实现,线程池通过线程执行这个Runnable。服务方法无返回值的,是Runnable接口中的run方法无返回值。

作用是: 启动线程任务的。

ExecutorService

Executor接口的子接口。提供了一个新的服务方法,submit。有返回值(Future类型)。submit方法提供了overload方法。其中有参数类型为Runnable的,不需要提供返回值的;有参数类型为Callable,可以提供线程执行后的返回值。

 - void execute(Runnable), Future submit(Callable), Future submit(Runnable)

Future

未来结果,代表线程任务执行结束后的结果。

获取线程执行结果的方式是通过get方法获取的。get无参,阻塞等待线程执行结束,并得到结果。get有参,阻塞固定时长,等待线程执行结束后的结果,如果在阻塞时长范围内,线程未执行结束,抛出异常。

常用方法: T get()  T get(long, TimeUnit)

Callable

可执行接口。 类似Runnable接口。也是可以启动一个线程的接口。其中定义的方法是call。call方法的作用和Runnable中的run方法完全一致。call方法有返回值。

接口方法 : Object call();相当于Runnable接口中的run方法。区别为此方法有返回值。不能抛出已检查异常。

ThreadPoolExecutor

就是我们经常说的大名鼎鼎的线程池,Executors工厂创建的线程池都是该类的实例,通过调节参数的大小创建适用于各个场景的线程池。

public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {
public Future<?> submit(Runnable task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
        execute(ftask);      // 可以看到,最终还是封装成FutureTask进行执行,此处执行是在子类中。
        return ftask;
    }
public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
        execute(ftask);      // call()方法的执行也在FutureTask中的run()中,详情看下面FutureTask的代码。
        return ftask;
    }
protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
        return new FutureTask<T>(runnable, value);
    }
}
public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
//ThreadPoolExecutor有很多重载的构造函数,所有构造函数最终都调用了一个构造函数,只是有些构造函数有默认参数而已,看下最终调用的构造函数
  public ThreadPoolExecutor(
     int corePoolSize,              核心线程数
     int maximumPoolSize,            最大线程数
     long keepAliveTime,             线程的存活时间           
     TimeUnit unit,
     BlockingQueue<Runnable> workQueue,    任务队列 BlockingQueue的实现类
     ThreadFactory threadFactory,        线程工厂,用于创建线程
     RejectedExecutionHandler handler)      饱和策略,指工作队列满了之后的策略  
  {
        ...
  }
public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();  
        int c = ctl.get();               线程状态:AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {   1 工作线程是否小于 核心线程数,是的话,增加线程执行任务。
            if (addWorker(command, true))        add都会上锁。
                return;
            c = ctl.get();               检查线程池状态
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {  2 线程池运行,加入队列成功
            int recheck = ctl.get();                  再检查线程池状态
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))      线程池状态不是runing或者shutdown,移出队列
                reject(command);                      执行拒绝策略
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)         看看有没有空闲的worker,如果没有的话创建一个 
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))        3 任务入队失败了,说明满了,使用拒绝策略
            reject(command);
    }
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
        retry:
        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);
            if (rs >= SHUTDOWN &&                1 判断是running状态或者shutdown状态且任务队列不为空情况下才接着进行
                ! (rs == SHUTDOWN &&
                   firstTask == null &&
                   ! workQueue.isEmpty()))
                return false;
            for (;;) {
                int wc = workerCountOf(c);
                if (wc >= CAPACITY ||
                    wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))  2 分类别检查线程的数量有没有超出限制
                    return false;
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))        3 worker数量+1,此处用CAS,增加失败就循环运行
                    break retry;
                c = ctl.get();  
                if (runStateOf(c) != rs)
                    continue retry;                  
            }
        }                                   4 创建一个Worker对象(Worker是一个内部类,可以认为就是一个线程)
    }                                     5 添加mainLock.lock() 
}                                       6 检查线程池运行状态,然后放到workers 中,关锁, 之后启动线程

任务队列,BlockingQueue的实现类

ArrayBlockingQueue

LinkedBlockingQueue (Fixed线程池使用)

SynchronousQueue 不存储元素的阻塞队列(Cached线程池使用)

饱和策略,指工作队列满了之后的策略,可选以下几种

AbortPolicy : 直接抛出异常

CallerRunsPolicy : 只用调用者所在的线程在执行

DiscardOldestPolicy:去除队列中最近的一个任务

DiscardPolicy : 不处理,丢弃掉

使用AtomicInteger 的CAS机制来实现对运行时状态以及工作线程计数的并发一致性操作,低29位(32-3)用来保存workerCount,所以workerCount的最大为2^29 -1 。高3位用来保存runState,这样实现具有较高效率。

Worker类

轻量级独占重入锁,主要防止在执行任务期间被中断干扰。并实现了Runable接口,run方法代理到外层runwork方法主循环上。

private final class Worker extends AbstractQueuedSynchronizer implements Runnable
    {                          // Worker类封闭了一个Thread对象,同时实现了AQS锁,这个锁主要是在中断线程时使用。
        private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;
        final Thread thread;            // 传进来的任务,最后都会用一个个的worker去执行,这里面有线程。
        Runnable firstTask;
        volatile long completedTasks;
        public void run() {
            runWorker(this);                    // 如果是没有任务会去任务队列里面找
        }
    }

final void runWorker(Worker w) {
    Thread wt = Thread.currentThread();
    Runnable task = w.firstTask;
    w.firstTask = null;
    w.unlock(); 
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {  //队列中取任务,如果没有任务可以获取,则此循环终止
            w.lock();
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||      //检查是否被中断
                 (Thread.interrupted() &&
                  runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&    
                !wt.isInterrupted())
                wt.interrupt();
            try {
                beforeExecute(wt, task);
                Throwable thrown = null;
                try {
                    task.run();                  // 执行任务
                } 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);
                }
            } finally {
                task = null;
                w.completedTasks++;
                w.unlock();
            }
        }
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

线程池状态 

RUNNING:该状态下的线程池可以接受新任务,并且可以处理等待队列中的任务。

SHUTDOWN:该状态下的线程池不再接受新任务,但是可以处理等待队列中的任务。

STOP:该状态下的线程池不再接受新任务,不再处理等待队列中的任务,会中断正在执行的任务。

TIDYING:所有的任务都已经中止,活动线程数为0,此状态下的线程池即将转移到TERMINATED状态。

TERMINATED:terminated()执行完后到达此状态。

 

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