彻底弄懂 Java 线程池原理

最新推荐文章于 2025-02-08 22:01:26 发布

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#java #jvm #开发语言

概述

这篇文章是我在阅读源码时整理的一些笔记，对源码的关键点进行了比较详细的注释，然后加上一些自己对线程池机制的理解。最终目的是要弄清楚下面这些问题：

线程池有 execute() 和 submit() 方法，执行机制分别是什么？
如何新建线程？
任务如何执行？
线程如何销毁？超时机制如何实现？

首先需要介绍一下线程池的两个重要成员：

ctl

AtomicInteger 类型。高3位存储线程池状态，低29位存储当前线程数量。workerCountOf(c) 返回当前线程数量。runStateOf(c) 返回当前线程池状态。线程池有如下状态：

RUNNING：接收新任务，处理队列任务。
SHUTDOWN：不接收新任务，但处理队列任务。
STOP：不接收新任务，也不处理队列任务，并且中断所有处理中的任务。
TIDYING：所有任务都被终结，有效线程为0。会触发terminated()方法。
TERMINATED：当terminated()方法执行结束。

Worker

这个线程在线程池中的包装类。一个 Worker 代表一个线程。线程池用一个 HashSet 管理这些线程。

需要注意的是，Worker 本身并不区分核心线程和非核心线程，核心线程只是概念模型上的叫法，特性是依靠对线程数量的判断来实现的 Worker 特性如下：

继承自 AQS，本身实现了一个最简单的不公平的不可重入锁。
构造方法传入 Runnable，代表第一个执行的任务，可以为空。构造方法中新建一个线程。
实现了 Runnable 接口，在新建线程时传入 this。因此线程启动时，会执行 Worker 本身的 run 方法。
run 方法调用了 ThreadPoolExecutor 的 runWorker 方法，负责实际执行任务。

submit() 方法的执行机制

submit 返回一个 Future 对象，我们可以调用其 get 方法获取任务执行的结果。代码很简单，就是将 Runnable 包装成 FutureTask 而已。可以看到，最终还是调用 Execute 方法：

public Future<?> submit(Runnable task) {
    if (task == null) throw new NullPointerException();
    RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
    execute(ftask);
    return ftask;
}
复制代码

FutureTask 的代码就不贴了，简述一下原理：

FutureTask 实现了 RunnableFuture 接口，RunnableFuture 继承自Runnable。执行任务时会调用 FutureTask 的 run 方法，run 方法中执行真正的任务代码，执行完后调用 set 方法设置结果。
如果任务执行完毕，get 方法会直接返回结果，如果没有，get 方法会阻塞并等待结果。
set 方法中设置结果后会取消阻塞，使 get 方法返回结果。