ThreadPoolExecutor中,使用CAPACITY的高3位來表示運(yùn)行狀態(tài),分別是:
RUNNING:接收新任務(wù),并且處理任務(wù)隊(duì)列中的任務(wù)
SHUTDOWN:不接收新任務(wù),但是處理任務(wù)隊(duì)列的任務(wù)
STOP:不接收新任務(wù),不處理任務(wù)隊(duì)列,同時(shí)中斷所有進(jìn)行中的任務(wù)
TIDYING:所有任務(wù)已經(jīng)被終止,工作線程數(shù)量為 0,到達(dá)該狀態(tài)會(huì)執(zhí)行terminated()
TERMINATED:terminated()執(zhí)行完畢
ThreadPoolExecutor中用原子類來表示狀態(tài)位
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
二、線程池模型
1、核心參數(shù)
corePoolSize:小存活的工作線程數(shù)量(如果設(shè)置allowCoreThreadTimeOut,那么該值為 0)
maximumPoolSize:的線程數(shù)量,受限于CAPACITY
keepAliveTime:對(duì)應(yīng)線程的存活時(shí)間,時(shí)間單位由TimeUnit指定
workQueue:工作隊(duì)列,存儲(chǔ)待執(zhí)行的任務(wù)
RejectExecutionHandler:拒絕策略,線程池滿后會(huì)觸發(fā)
線程池的容量:CAPACITY中的前三位用作標(biāo)志位,也就是說工作線程的容量為(2^29)-1
2、四種模型
CachedThreadPool:一個(gè)可緩存的線程池,如果線程池的當(dāng)前規(guī)模超過了處理需求時(shí),那么將回收空閑的線程,當(dāng)需求增加時(shí),則可以添加新的線程,線程池的規(guī)模不存在任何的限制。
FixedThreadPool:一個(gè)固定大小的線程池,提交一個(gè)任務(wù)時(shí)就創(chuàng)建一個(gè)線程,直到達(dá)到線程池的數(shù)量,這時(shí)線程池的大小將不再變化。
SingleThreadPool:一個(gè)單線程的線程池,它只有一個(gè)工作線程來執(zhí)行任務(wù),可以確保按照任務(wù)在隊(duì)列中的順序來串行執(zhí)行,如果這個(gè)線程異常結(jié)束將創(chuàng)建一個(gè)新的線程來執(zhí)行任務(wù)。
ScheduledThreadPool:一個(gè)固定大小的線程池,并且以延遲或者定時(shí)的方式來執(zhí)行任務(wù),類似于Timer。
三、執(zhí)行任務(wù) execute
(1. 當(dāng)前線程數(shù)量 < corePoolSize,直接開啟新的核心線程執(zhí)行任務(wù)addWorker(command, true)
(2. 當(dāng)前線程數(shù)量 >= corePoolSize,且任務(wù)加入工作隊(duì)列成功
檢查線程池當(dāng)前狀態(tài)是否處于RUNNING
如果否,則拒絕該任務(wù)
如果是,判斷當(dāng)前線程數(shù)量是否為 0,如果為 0,就增加一個(gè)工作線程。
2. 開啟普通線程執(zhí)行任務(wù)addWorker(command, false),開啟失敗就拒絕該任務(wù)
從上面的分析可以總結(jié)出線程池運(yùn)行的四個(gè)階段:
poolSize < corePoolSize 且隊(duì)列為空,此時(shí)會(huì)新建線程來處理提交的任務(wù)
poolSize == corePoolSize,此時(shí)提交的任務(wù)進(jìn)入工作隊(duì)列,工作線程從隊(duì)列中獲取任務(wù)執(zhí)行,此時(shí)隊(duì)列不為空且未滿。
poolSize == corePoolSize,并且隊(duì)列已滿,此時(shí)也會(huì)新建線程來處理提交的任務(wù),但是poolSize < maxPoolSize
poolSize == maxPoolSize,并且隊(duì)列已滿,此時(shí)會(huì)觸發(fā)拒絕策略/
四、拒絕策略
前面我們提到任務(wù)無法執(zhí)行會(huì)被拒絕,RejectedExecutionHandler是處理被拒絕任務(wù)的接口。下面是四種拒絕策略。AbortPolicy:默認(rèn)策略,終止任務(wù),拋出RejectedException
CallerRunsPolicy:在調(diào)用者線程執(zhí)行當(dāng)前任務(wù),不拋異常
DiscardPolicy: 拋棄策略,直接丟棄任務(wù),不拋異常
DiscardOldersPolicy:拋棄老的任務(wù),執(zhí)行當(dāng)前任務(wù),不拋異常
五、線程池中的 Worker
Worker繼承了AbstractQueuedSynchronizer和Runnable,前者給Worker提供鎖的功能,后者執(zhí)行工作線程的主要方法runWorker(Worker w)(從任務(wù)隊(duì)列撈任務(wù)執(zhí)行)。Worker 引用存在workers集合里面,用mainLock守護(hù)。private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock(); private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();
六、核心函數(shù) runWorker
下面是簡化的邏輯,注意:每個(gè)工作線程的run都執(zhí)行下面的函數(shù)
final void runWorker(Worker w) { Thread wt = Thread.currentThread(); Runnable task = w.firstTask; w.firstTask = null; while (task != null || (task = getTask()) != null) { w.lock(); beforeExecute(wt, task); task.run(); afterExecute(task, thrown); w.unlock(); } processWorkerExit(w, completedAbruptly); }
從getTask()中獲取任務(wù)
鎖住 worker
執(zhí)行beforeExecute(wt, task),這是ThreadPoolExecutor提供給子類的擴(kuò)展方法
運(yùn)行任務(wù),如果該worker有配置了任務(wù),則先執(zhí)行任務(wù)且只執(zhí)行一次。
執(zhí)行afterExecute(task, thrown);
解鎖 worker
如果獲取到的任務(wù)為 null,關(guān)閉 worker
七、獲取任務(wù) getTask
線程池內(nèi)部的任務(wù)隊(duì)列是一個(gè)阻塞隊(duì)列,具體實(shí)現(xiàn)在構(gòu)造時(shí)傳入。
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
getTask()從任務(wù)隊(duì)列中獲取任務(wù),支持阻塞和超時(shí)等待任務(wù),四種情況會(huì)導(dǎo)致返回null,讓worker關(guān)閉。
現(xiàn)有的線程數(shù)量超過線程數(shù)量
線程池處于STOP狀態(tài)
線程池處于SHUTDOWN狀態(tài)且工作隊(duì)列為空
線程等待任務(wù)超時(shí),且線程數(shù)量超過保留線程數(shù)量
核心邏輯:根據(jù)timed在阻塞隊(duì)列上超時(shí)等待或者阻塞等待任務(wù),等待任務(wù)超時(shí)會(huì)導(dǎo)致工作線程被關(guān)閉。
timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize; Runnable r = timed ? workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) : workQueue.take();
在以下兩種情況下等待任務(wù)會(huì)超時(shí):
允許核心線程等待超時(shí),即allowCoreThreadTimeOut(true)
當(dāng)前線程是普通線程,此時(shí)wc > corePoolSize
工作隊(duì)列使用的是BlockingQueue,這里就不展開了,后面再寫一篇詳細(xì)的分析。
八、總結(jié)
ThreadPoolExecutor基于生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式,提交任務(wù)的操作相當(dāng)于生產(chǎn)者,執(zhí)行任務(wù)的線程相當(dāng)于消費(fèi)者。
Executors提供了四種基于ThreadPoolExecutor構(gòu)造線程池模型的方法,除此之外,我們還可以直接繼承ThreadPoolExecutor,重寫beforeExecute和afterExecute方法來定制線程池任務(wù)執(zhí)行過程。使用有界隊(duì)列還是無界隊(duì)列需要根據(jù)具體情況考慮,工作隊(duì)列的大小和線程的數(shù)量也是需要好好考慮的。
拒絕策略推薦使用CallerRunsPolicy,該策略不會(huì)拋棄任務(wù),也不會(huì)拋出異常,而是將任務(wù)回退到調(diào)用者線程中執(zhí)行。