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1 为什么要用线程池
1.1 线程the more, the better?
1、线程在java中是一个对象，更是操作系统的资源，线程创建、销毁都需要时间。
如果创建时间+销毁时间>执行任务时间就很不合算。
2、Java对象占用堆内存，操作系统线程占用系统内存，根据JVM规范，一个线程默认最大栈
大小1M，这个栈空间是需要从系统内存中分配的。线程过多，会消耗很多的内存。
3、操作系统需要频繁切换线程上下文(大家都想被运行)，影响性能。
线程使应用能够更加充分合理地协调利用CPU、内存、网络、I/O等系统资源.
线程的创建需要开辟虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器等线程私有的内存空间;
在线程销毁时需要回收这些系统资源.
频繁地创建和销毁线程会浪费大量的系统资源,增加并发编程风险.
在服务器负载过大的时候,如何让新的线程等待或者友好地拒绝服务?
这些都是线程自身无法解决的;
所以需要通过线程池协调多个线程,并实现类似主次线程隔离、定时执行、周期执行等任务.
2 线程池的作用
● 利用线程池管理并复用线程、控制最大并发数等
既然使用了线程池就需要确保线程池是在复用的，每次new一个线程池出来可能比不用线程池还糟糕。如果没有直接声明线程池而是使用其他人提供的类库来获得一个线程池，请务必查看源码，以确认线程池的实例化方式和配置是符合预期的
● 实现任务线程队列缓存策略和拒绝机制
● 实现某些与时间相关的功能
如定时执行、周期执行等
● 隔离线程环境
比如，交易服务和搜索服务在同一台服务器上,分别开启两个线程池,交易线程的资源消耗明显要大;
因此,通过配置独立的线程池,将较慢的交易服务与搜索服务隔离开,避免各服务线程相互影响.
在开发中,合理地使用线程池能够带来3个好处
- 降低资源消耗 通过重复利用已创建的线程,降低创建和销毁线程造成的系统资源消耗
- 提高响应速度 当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能立即执行
- 提高线程的可管理性 线程是稀缺资源,如果过多地创建,不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，导致使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。
3 概念
1、线程池管理器
用于创建并管理线程池，包括创建线程池，销毁线程池，添加新任务;
2、工作线程
线程池中线程，在没有任务时处于等待状态，可以循环的执行任务;
3、任务接口
每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行，它主要规定了任务的入口，任务执行完后的收尾工作，任务的执行状态等;
4、任务队列
用于存放没有处理的任务。提供缓冲机制。.
- 原理示意图
4 线程池API
4.1 接口定义和实现类
继承关系图
可以认为ScheduledThreadPoolExecutor是最丰富的实现类!
4.2 方法定义
4.2.1 ExecutorService
4.2.2 ScheduledExecutorService
public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit);
public ScheduledFuture schedule(Callable callable, long delay, TimeUnit unit);
以上两种都是创建并执行一个一次性任务, 过了延迟时间就会被执行
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit);
创建并执行一个周期性任务
过了给定的初始延迟时间，会第一次被执行
执行过程中发生了异常,那么任务就停止
一次任务 执行时长超过了周期时间，下一次任务会等到该次任务执行结束后，立刻执行，这也是它和scheduleWithFixedDelay的重要区别
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit);
创建并执行一个周期性任务
过了初始延迟时间，第一次被执行，后续以给定的周期时间执行
执行过程中发生了异常,那么任务就停止
一次任务执行时长超过了周期时间，下一 次任务 会在该次任务执
行结束的时间基础上，计算执行延时。
对于超过周期的长时间处理任务的不同处理方式，这是它和scheduleAtFixedRate的重要区别。
实例
- 测试例子
- 测试实现
- 运行结果
可以看出超过core的线程都在等待,线程池线程数量为何达不到最大线程数呢?那这个参数还有什么意义, 让我们继续往下阅读吧!
4.2.2 Executors工具类
可以自己实例化线程池，也可用Executors创建线程池的工厂类，
常用方法
ExecutorService 的抽象类AbstractExecutorService提供了submit、invokeAll 等方法的实现，但是核心方法Executor.execute()并没有在这里实现。
因为所有的任务都在该方法执行，不同实现会带来不同的执行策略。
通过Executors的静态工厂方法可以创建三个线程池的包装对象
- ForkJoinPool
- ThreadPoolExecutor
- ScheduledThreadPoolExecutor
● Executors.newWorkStealingPool
JDK8 引入，创建持有足够线程的线程池支持给定的并行度，并通过使用多个队列减少竞争，构造方法中把CPU数量设置为默认的并行度。
返回ForkJoinPool ( JDK7引入)对象，它也是AbstractExecutorService 的子类
● Executors.newCachedThreadPool
创建一个无界的缓冲线程池，它的任务队列是一个同步队列。
任务加入到池中
- 若池中有空闲线程，则用空闲线程执行
- 若无，则创建新线程执行
池中的线程空闲超过60秒，将被销毁。线程数随任务的多少变化。
适用于执行耗时较小的异步任务。池的核心线程数=0 ,最大线程数= Integer.MAX_ _VALUE
maximumPoolSize 最大可至Integer.MAX_VALUE，是高度可伸缩的线程池。
若达到该上限，没有服务器能够继续工作，直接OOM。
keepAliveTime 默认为60秒;
工作线程处于空闲状态,则回收工作线程;
如果任务数增加,再次创建出新线程处理任务.
● Executors.newScheduledThreadPool
能定时执行任务的线程池。该池的核心线程数由参数指定，线程数最大至Integer.MAX_ VALUE，与上述一样存在OOM风险。
ScheduledExecutorService接口的实现类,支持定时及周期性任务执行;
相比Timer,ScheduledExecutorService 更安全,功能更强大.
与newCachedThreadPool的区别是不回收工作线程.
● Executors.newSingleThreadExecutor
创建一个单线程的线程池,相当于单线程串行执行所有任务,保证按任务的提交顺序依次执行.
只有-个线程来执行无界任务队列的单-线程池。该线程池确保任务按加入的顺序一个一
个依次执行。当唯一的线程因任务 异常中止时，将创建一个新的线程来继续执行 后续的任务。
与newFixedThreadPool(1)的区别在于，单线程池的池大小在newSingleThreadExecutor方法中硬编码，不能再改变的。
● Executors.newFixedThreadPool
创建一个固定大小任务队列容量无界的线程池
输入的参数即是固定线程数;
既是核心线程数也是最大线程数;
不存在空闲线程,所以keepAliveTime等于0.
其中使用了 LinkedBlockingQueue, 但是没有设置上限!!!,堆积过多任务!!!
下面介绍LinkedBlockingQueue的构造方法
使用这样的无界队列，若瞬间请求非常大，会有OOM风险。
除newWorkStealingPool 外,其他四个创建方式都存在资源耗尽的风险.
不推荐使用其中的任何创建线程池的方法，因为都没有任何限制，存在性能隐患。
Executors中默认的线程工厂和拒绝策略过于简单，通常对开发者不够友好。
线程工厂需要做创建前的准备工作,对线程池创建的线程必须明确标识,就像药品的生产批号一样,为线程本身指定有意义的名称和相应的序列号.
拒绝策略应该考虑到业务场景,返回相应的提示或者友好地跳转.
以下为简单的ThreadFactory 示例
上述示例包括线程工厂和任务执行体的定义;
通过newThread方法快速、统一地创建线程任务,强调线程一定要有特定意义的名称,方便出错时回溯.
- 单线程池：newSingleThreadExecutor()方法创建，五个参数分别是ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue())。含义是池中保持一个线程，最多也只有一个线程，也就是说这个线程池是顺序执行任务的，多余的任务就在队列中排队。
- 固定线程池：newFixedThreadPool(nThreads)方法创建
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池中保持nThreads个线程，最多也只有nThreads个线程，多余的任务也在队列中排队。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-SId8FBO1-1570557031347)(https://uploadfiles.nowcoder.com/images/20190625/5088755_1561476084467_4A47A0DB6E60853DEDFCFDF08A5CA249 “图片标题”)]
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6uzv6UAk-1570557031348)(https://uploadfiles.nowcoder.com/images/20190625/5088755_1561476102425_FB5C81ED3A220004B71069645F112867 “图片标题”)]
线程数固定且线程不超时
- 缓存线程池：newCachedThreadPool()创建，五个参数分别是ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue())。
含义是池中不保持固定数量的线程，随需创建，最多可以创建Integer.MAX_VALUE个线程（说一句，这个数量已经大大超过目前任何操作系统允许的线程数了），空闲的线程最多保持60秒，多余的任务在SynchronousQueue（所有阻塞、并发队列在后续文章中具体介绍）中等待。
为什么单线程池和固定线程池使用的任务阻塞队列是LinkedBlockingQueue()，而缓存线程池使用的是SynchronousQueue()呢？
因为单线程池和固定线程池中，线程数量是有限的，因此提交的任务需要在LinkedBlockingQueue队列中等待空余的线程；而缓存线程池中，线程数量几乎无限（上限为Integer.MAX_VALUE），因此提交的任务只需要在SynchronousQueue队列中同步移交给空余线程即可。
- 单线程调度线程池：newSingleThreadScheduledExecutor()创建，五个参数分别是 (1, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS, new DelayedWorkQueue())。含义是池中保持1个线程，多余的任务在DelayedWorkQueue中等待。
- 固定调度线程池：newScheduledThreadPool(n)创建，五个参数分别是 (n, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS, new DelayedWorkQueue())。含义是池中保持n个线程，多余的任务在DelayedWorkQueue中等待。
有一项技术可以缓解执行时间较长任务造成的影响，即限定任务等待资源的时间，而不要无限的等待
先看第一个例子，测试单线程池、固定线程池和缓存线程池（注意增加和取消注释）：
public class ThreadPoolExam {
public static void main(String[] args) {
//first test for singleThreadPool
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
//second test for fixedThreadPool
// ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
//third test for cachedThreadPool
// ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
pool.execute(new TaskInPool(i));
}
pool.shutdown();
}
}
class TaskInPool implements Runnable {
private final int id;
TaskInPool(int id) {
this.id = id;
}
@Override
public void run() {
try {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("TaskInPool-["+id+"] is running phase-"+i);
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
}
System.out.println("TaskInPool-["+id+"] is over");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
如图为排查底层公共缓存调用出错时的截图
绿色框采用自定义的线程工厂,明显比蓝色框默认的线程工厂创建的线程名称拥有更多的额外信息:如调用来源、线程的业务含义，有助于快速定位到死锁、StackOverflowError 等问题.
Executors类提供的一些快捷声明线程池的方法虽然简单，但隐藏了线程池的参数细节。因此，使用线程池时，我们一定要根据场景和需求配置合理的线程数、任务队列、拒绝策略、线程回收策略，并对线程进行明确的命名方便排查问题。
5 创建线程池
首先从ThreadPoolExecutor构造方法讲起,学习如何自定义ThreadFactory和RejectedExecutionHandler;
并编写一个最简单的线程池示例.
然后,通过分析ThreadPoolExecutor的execute和addWorker两个核心方法;
学习如何把任务线程加入到线程池中运行.
- ThreadPoolExecutor 的构造方法如下
- 第1个参数: corePoolSize 表示常驻核心线程数
如果等于0,则任务执行完之后,没有任何请求进入时销毁线程池的线程;
如果大于0,即使本地任务执行完毕,核心线程也不会被销毁.
这个值的设置非常关键;
设置过大会浪费资源;
设置过小会导致线程频繁地创建或销毁. - 第2个参数: maximumPoolSize 表示线程池能够容纳同时执行的最大线程数
从第1处来看,必须>=1.
如果待执行的线程数大于此值,需要借助第5个参数的帮助,缓存在队列中.
如果maximumPoolSize = corePoolSize,即是固定大小线程池. - 第3个参数: keepAliveTime 表示线程池中的线程空闲时间
当空闲时间达到keepAliveTime时,线程会被销毁,直到只剩下corePoolSize个线程;
避免浪费内存和句柄资源.
在默认情况下,当线程池的线程数大于corePoolSize时,keepAliveTime才起作用.
但是当ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut = true时,核心线程超时后也会被回收. - 第4个参数: TimeUnit表示时间单位
keepAliveTime的时间单位通常是TimeUnit.SECONDS. - 第5个参数: workQueue 表示缓存队列
当请求的线程数大于maximumPoolSize时,线程进入BlockingQueue.
后续示例代码中使用的LinkedBlockingQueue是单向链表,使用锁来控制入队和出队的原子性;
两个锁分别控制元素的添加和获取,是一个生产消费模型队列. - 第6个参数: threadFactory 表示线程工厂
它用来生产一组相同任务的线程;
线程池的命名是通过给这个factory增加组名前缀来实现的.
在虚拟机栈分析时,就可以知道线程任务是由哪个线程工厂产生的. - 第7个参数: handler 表示执行拒绝策略的对象
当超过第5个参数workQueue的任务缓存区上限的时候,就可以通过该策略处理请求,这是一种简单的限流保护.
友好的拒绝策略可以是如下三种:
(1 ) 保存到数据库进行削峰填谷;在空闲时再提取出来执行
(2)转向某个提示页面
(3)打印日志
2.1.1 corePoolSize(核心线程数量)
线程池中应该保持的主要线程的数量，即使线程处于空闲状态。
当提交一个任务到线程池时,若线程数量<corePoolSize,线程池会创建一个新线程放入works(一个HashSet)中执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也还是会创建新线程
等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建,会尝试放入等待队列workQueue。
prestartAllCoreThreads
调用线程池的prestartAllCoreThreads()，线程池会提前创建并启动所有核心线程，使它们空闲地等待工作。 这将覆盖仅在执行新任务时才启动核心线程的默认策略
除非设置了
allowCoreThreadTimeOut
若为false（默认），则即使处于空闲状态，核心线程也保持活跃状态。
若为true，则核心线程使用keepAliveTime来超时等待工作，线程池在空闲时同样回收核心线程。
2.1.2 maximumPoolSize（线程池最大线程数）
线程池允许创建的最大线程数
若队列满,并且已创建的线程数小于最大线程数,则线程池会再创建新的线程放入works中执行任务,CashedThreadPool的关键,固定线程数的线程池无效
若使用了无界任务队列,这个参数就没什么效果
- workQueue
存储待执行任务的阻塞队列，这些任务必须是Runnable的对象（如果是Callable对象，会在submit内部转换为Runnable对象） - runnableTaskQueue(任务队列):用于保存等待执行的任务的阻塞队列.可以选择以下几个阻塞队列.LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue.静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列.每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态,吞吐量通常要高于Linked-BlockingQueue,静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列
- ThreadFactory:用于设置创建线程的工厂,可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字.使用开源框架guava提供ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线程设置有意义的名字,代码如下
new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task-%d").build();
- RejectedExecutionHandler（拒绝策略）
当队列和线程池都满,说明线程池饱和,必须采取一种策略处理提交的新任务
策略默认AbortPolicy,表无法处理新任务时抛出异常
在JDK 1.5中Java线程池框架提供了以下4种策略AbortPolicy：丢弃任务，抛出 RejectedExecutionExceptionCallerRunsPolicy:只用调用者所在线程来运行任务,有反馈机制，使任务提交的速度变慢）。DiscardOldestPolicy
若没有发生shutdown,尝试丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务, 丢弃任务缓存队列中最老的任务，并且尝试重新提交新的任务DiscardPolicy:不处理,丢弃掉, 拒绝执行，不抛异常
当然,也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略.如记录日志或持久化存储不能处理的任务
/**
* Invokes the rejected execution handler for the given command.
* Package-protected for use by ScheduledThreadPoolExecutor.
*/
final void reject(Runnable command) {
// 执行拒绝策略
handler.rejectedExecution(command, this);
}
handler 构造线程池时候就传的参数，RejectedExecutionHandler的实例
RejectedExecutionHandler 在 ThreadPoolExecutor 中有四个实现类可供我们直接使用，当然，也可以实现自己的策略，一般也没必要。
//只要线程池没有被关闭，由提交任务的线程自己来执行这个任务
public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
public CallerRunsPolicy() { }
/**
* Executes task r in the caller's thread, unless the executor
* has been shut down, in which case the task is discarded.
*
* @param r the runnable task requested to be executed
* @param e the executor attempting to execute this task
*/
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
if (!e.isShutdown()) {
r.run();
}
}
}
// 不管怎样，直接抛出 RejectedExecutionException 异常
// 默认的策略，如果我们构造线程池的时候不传相应的 handler ，则指定使用这个
public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
public AbortPolicy() { }
/**
* Always throws RejectedExecutionException.
*
* @param r the runnable task requested to be executed
* @param e the executor attempting to execute this task
* @throws RejectedExecutionException always
*/
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
" rejected from " +
e.toString());
}
}
// 不做任何处理，直接忽略掉这个任务
public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {
/**
* Creates a {@code DiscardPolicy}.
*/
public DiscardPolicy() { }
/**
* Does nothing, which has the effect of discarding task r.
*
* @param r the runnable task requested to be executed
* @param e the executor attempting to execute this task
*/
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
}
}
// 若线程池未被关闭
// 把队列队头的任务(也就是等待了最长时间的)直接扔掉，然后提交这个任务到等待队列中
public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {
public DiscardOldestPolicy() { }
/**
* Obtains and ignores the next task that the executor
* would otherwise execute, if one is immediately available,
* and then retries execution of task r, unless the executor
* is shut down, in which case task r is instead discarded.
*
* @param r the runnable task requested to be executed
* @param e the executor attempting to execute this task
*/
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
if (!e.isShutdown()) {
e.getQueue().poll();
e.execute(r);
}
}
}
- keepAliveTime（线程活动保持时间）
线程没有任务执行时最多保持多久时间终止
线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。
所以，如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大时间，提高线程的利用率 - TimeUnit（线程活动保持时间的单位）:指示第三个参数的时间单位；可选的单位有天（DAYS）、小时（HOURS）、分钟（MINUTES）、毫秒（MILLISECONDS）、微秒（MICROSECONDS，千分之一毫秒）和纳秒（NANOSECONDS，千分之一微秒）
从代码第2处来看，队列、线程工厂、拒绝处理服务都必须有实例对象;
但在实际编程中,很少有程序员对这三者进行实例化,而通过Executors这个线程池静态工厂提供默认实现
拒绝策略
下面再简单地实现一下RejectedExecutionHandler;
实现了接口的rejectedExecution方法,打印出当前线程池状态
在ThreadPoolExecutor中提供了四个公开的内部静态类
● AbortPolicy - 默认
丢弃任务并抛出RejectedExecutionException
● DiscardPolicy - 不推荐
丢弃任务,但不拋异常.
DiscardOldestPolicy
抛弃队列中等待最久的任务,然后把当前任务加入队列中.
CallerRunsPolicy
当线程满队列满，任务会在提交任务的线程或调用execute方法的线程执行，也就是说不能认为提交到线程池的任务就一定是异步处理的。
若使用CallerRunsPolicy，有可能异步任务变同步执行，所以该拒绝策略很特别。
- 调用任务的run()方法绕过线程池直接执行。
- 根据之前实现的线程工厂和拒绝策略，线程池的相关代码实现如下：
当任务被拒绝的时候，拒绝策略会打印出当前线程池的大小已经达到了maximumPoolSize=2,且队列已满,完成的任务数提示已经有1个(最后一行)。
或许发现线程池因为任务处理不过来出现了异常，而又不希望线程池丢弃任务，所以有时会选择这样的拒绝策略。
源码讲解
在ThreadPoolExecutor的属性定义中频繁地用位运算来表示线程池状态;
位运算是改变当前值的一种高效手段.
下面从属性定义开始
Integer 有32位;
最右边29位表工作线程数;
最左边3位表示线程池状态,可表示从0至7的8个不同数值
线程池的状态用高3位表示,其中包括了符号位.
五种状态的十进制值按从小到大依次排序为
RUNNING < SHUTDOWN < STOP < TIDYING <TERMINATED
这样设计的好处是可以通过比较值的大小来确定线程池的状态.
例如程序中经常会出现isRunning的判断:
- 000-1111111111111111111111111;
类似于子网掩码,用于与运算;
得到左边3位,还是右边29位
用左边3位,实现5种线程池状态;
在左3位之后加入中画线有助于理解;
- 111 - 0000000000000000000000000000(十进制: -536, 870, 912);
该状态表 线程池能接受新任务 - 000 - 0000000000000000000000000(十进制: 0);
此状态不再接受新任务,但可继续执行队列中的任务 - 001 - 00000000000000000000000000(十进制: 536,870， 912);
此状态全面拒绝,并中断正在处理的任务 - 010 - 00000000000000000000000000.(十进制值: 1, 073, 741, 824);
该状态表 所有任务已经被终止 - 101 - 000000000000000000000000000(十进制值: 1, 610,612, 736)
该状态表 已清理完现场
与运算,比如 001 - 000000000000000000000100011 表 67个工作线程;
掩码取反: 111 - 00000000000000000000000.,即得到左边3位001;
表示线程池当前处于STOP状态
同理掩码 000 - 11111111111111111111,得到右边29位,即工作线程数
把左3位与右29位或运算,合并成一个值
我们都知道Executor接口有且只有一个方法execute();
通过参数传入待执行线程的对象.
下面分析ThreadPoolExecutor关于execute()方法的实现
线程池执行任务的方法如下
/**
* Executes the given task sometime in the future. The task
* may execute in a new thread or in an existing pooled thread.
*
* If the task cannot be submitted for execution, either because this
* executor has been shutdown or because its capacity has been reached,
* the task is handled by the current {@code RejectedExecutionHandler}.
*
* @param command the task to execute
* @throws RejectedExecutionException at discretion of
* {@code RejectedExecutionHandler}, if the task
* cannot be accepted for execution
* @throws NullPointerException if {@code command} is null
*/
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
/*
* Proceed in 3 steps:
*
* 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
* start a new thread with the given command as its first
* task. The call to addWorker atomically checks runState and
* workerCount, and so prevents false alarms that would add
* threads when it shouldn't, by returning false.
*
* 2. If a task can be successfully queued, then we still need
* to double-check whether we should have added a thread
* (because existing ones died since last checking) or that
* the pool shut down since entry into this method. So we
* recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
* stopped, or start a new thread if there are none.
*
* 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
* thread. If it fails, we know we are shut down or saturated
* and so reject the task.
*/
// 返回包含线程数及线程池状态的Integer 类型数值
int c = ctl.get();
// 若工作线程数 < 核心线程数,则创建线程并执行当前任务
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
execute方法在不同的阶段有三次addWorker的尝试动作。
return;
// 若创建失败,为防止外部已经在线程池中加入新任务,在此重新获取一下
c = ctl.get();
}
// 若 工作线程数 >=核心线程数 或线程创建失败,则将当前任务放到工作队列中
// 只有线程池处于 RUNNING 态,才执行后半句 : 置入队列
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
// 只有线程池处于 RUNNING 态,才执行后半句 : 置入队列
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
// 若之前的线程已被消费完,新建一个线程
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
// 核心线程和队列都已满,尝试创建一个新线程
}
else if (!addWorker(command, false))
// 抛出RejectedExecutionException异常
// 若 addWorker 返回是 false,即创建失败,则唤醒拒绝策略.
reject(command);
}
发生拒绝的理由有两个
( 1 )线程池状态为非RUNNING状态
(2)等待队列已满。
下面继续分析addWorker
addWorker 源码解析
根据当前线程池状态,检查是否可以添加新的任务线程,若可以则创建并启动任务;
若一切正常则返回true;
返回false的可能性如下
- 线程池没有处于RUNNING态
- 线程工厂创建新的任务线程失败
参数
- firstTask
外部启动线程池时需要构造的第一个线程,它是线程的母体 - core
新增工作线程时的判断指标true
需要判断当前RUNNING态的线程是否少于corePoolsizefalse
需要判断当前RUNNING态的线程是否少于maximumPoolsize
这段代码晦涩难懂,部分地方甚至违反代码规约,但其中蕴含丰富的编码知识点
- 第1处,配合循环语句出现的label,类似于goto 作用
label 定义时,必须把标签和冒号的组合语句紧紧相邻定义在循环体之前,否则会编译出错.
目的是 在实现多重循环时能够快速退出到任何一层;
出发点似乎非常贴心,但在大型软件项目中,滥用标签行跳转的后果将是灾难性的.
示例代码中在retry下方有两个无限循环;
在workerCount加1成功后,直接退出两层循环. - 第2处,这样的表达式不利于阅读,应如是
- 第3处,与第1处的标签呼应,AtomicInteger对象的加1操作是原子性的;
break retry表 直接跳出与retry 相邻的这个循环体 - 第4处,此continue跳转至标签处,继续执行循环.
如果条件为false,则说明线程池还处于运行状态,即继续在for(;)循环内执行. - 第5处,compareAndIncrementWorkerCount方法执行失败的概率非常低.
即使失败,再次执行时成功的概率也是极高的,类似于自旋原理.
这里是先加1,创建失败再减1,这是轻量处理并发创建线程的方式;
如果先创建线程,成功再加1,当发现超出限制后再销毁线程,那么这样的处理方式明显比前者代价要大. - 第6处,Worker对象是工作线程的核心类实现，部分源码如下
它实现了Runnable接口,并把本对象作为参数输入给run()中的runWorker (this);
所以内部属性线程thread在start的时候,即会调用runWorker.
总结
线程池的相关源码比较精炼，还包括线程池的销毁、任务提取和消费等，与线程状态图一样，线程池也有自己独立的状态转化流程，本节不再展开。
总结一下，使用线程池要注意如下几点:
(1)合理设置各类参数，应根据实际业务场景来设置合理的工作线程数。
(2)线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显式创建线程。
(3)创建线程或线程池时请指定有意义的线程名称，方便出错时回溯。
线程池不允许直接使用Executors，而应该通过ThreadPoolExecutor创建，这样的处理方式能更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。
这些方法最终都调用了ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor的构造函数
而ScheduledThreadPoolExecutor继承自ThreadPoolExecutor
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