线程池的是实现原理

最新推荐文章于 2020-09-01 14:30:00 发布

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本文介绍了线程池相关知识。线程池可提前创建线程，处理任务后不销毁，能提升频繁创建和销毁线程时的系统性能。Java通过Executors接口提供四种线程池，还阐述了线程池核心任务提交方法execute()的工作原理与步骤。

1、什么是线程池

线程池就是提前创建若干个线程，如果有任务需要处理，线程池里的线程就会处理任务，处理完之后线程并不会被销毁，而是等待下一个任务。由于创建和销毁线程都是消耗系统资源的，所以当你想要频繁的创建和销毁线程的时候就可以考虑使用线程池来提升系统的性能。

2、线程池的分类

Java通过Executors接口提供四种线程池，分别为：

newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池，如果当前没有可执行任务，在执行结束后缓存60s，如果不被调用则移除线程。调用execute()方法时可以重用缓存中的线程（线程池没有固定大小，为无限大）。适用于很多短期异步任务的环境，可以提高程序性能。

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
      return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
}

newFixedThreadPool ：创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

newScheduledThreadPool ：创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

//创建周期性线程池，设置线程池大小
ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(1);
//设置线程任务，执行延迟时间、执行的周期时间表达式
pool.schedule(callable, delay, unit);

newSingleThreadExecutor：创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序（FIFO， LIFO，优先级）执行。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

3、线程池的工作原理与步骤

（1）execute(Runnable command)（提交任务）

在ThreadPoolExecutor类中，最核心的任务提交方法是execute()方法，虽然通过submit也可以提交任务，但是实际上submit方法里面最终调用的还是execute()方法，所以我们只需要研究execute()方法的实现

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);
    }

源码解析：

1、如果线程池当前线程数量少于corePoolSize，则addWorker(command, true)创建新worker线程，如创建成功返回，如没创建成功，则执行后续步骤；
    addWorker(command, true)失败的原因可能是：
    A、线程池已经shutdown，shutdown的线程池不再接收新任务
    B、workerCountOf(c) < corePoolSize 判断后，由于并发，别的线程先创建了worker线程，导致workerCount>=corePoolSize
2、如果线程池还在running状态，将task加入workQueue阻塞队列中，如果加入成功，进行double-check，如果加入失败（可能是队列已满），则执行后续步骤；
    double-check主要目的是判断刚加入workQueue阻塞队列的task是否能被执行
    A、如果线程池已经不是running状态了，应该拒绝添加新任务，从workQueue中删除任务
    B、如果线程池是运行状态，或者从workQueue中删除任务失败（刚好有一个线程执行完毕，并消耗了这个任务），确保还有线程执行任务（只要有一个就够了）
3、如果线程池不是running状态或者无法入队列，尝试开启新线程，扩容至maxPoolSize，如果addWork(command, false)失败了，拒绝当前command