线程池源码剖析——深入理解线程池

线程池源码剖析

1. 手写一个简单线程池

目前业界线程池的设计，普遍采用的都是生产者——消费者模型，线程的使用方是生产者，而线程池就是一个消费者；
下面来设计一个简易的线程池MythreadPool，它的设计原理跟我们的ThreadPoolExecutor的设计思想是一致的；

class MythreadPool {
    //用阻塞队列来保存任务
    BlockingQueue<Runnable> workQueue;
    List<WorkThread> workers = new ArrayList<>();
    public MythreadPool(int poolSize, BlockingQueue<Runnable> blockingQueue) {
        this.workQueue = blockingQueue;
        for(int i=0; i<poolSize; i++) {
            WorkThread workThread = new WorkThread();
            workThread.start();
            workers.add(workThread);
        }
    }
    //提交任务
    public void excute(Runnable runnable) {
        workQueue.add(runnable);
    }
    class WorkThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            //这里是个死循环，所以工作的线程不会结束，会在这里一直等待从阻塞队列中获取任务；
            while (true) {
                try {
                    Runnable task = workQueue.take();
                    task.run();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        MythreadPool mythreadPool = new MythreadPool(3, new ArrayBlockingQueue<>(3));
        mythreadPool.excute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello my threadPool!!!!");
            }
        });
    }
}

输出：
hello my threadPool!!!

由于没有实现关闭线程池的方法，上述输出是不会结束的，需强制关闭；

2. 线程池体系架构

Executor是位于juc包下的一个接口；

可以看到顶层是Executor接口，这个接口就一个方法：

• void execute(Runnable command);
  

接下来是ExecutorService接口，这个接口作用是：

• 提供了线程池生命周期的一些管理方法；
  
• 接下来是AbstractExecutorService，这个抽象类则是具体实现了上面ExecutorService接口中的那些方法；

最下面的就是我们常用的ThreadPoolExecutor，下面具体进行讲解；

2. ThreadPoolExcutor源码解读

1. 工作状态概述

ThradPoolExecutor提供了对线程生命周期的控制，规定线程池有如下五种状态：

• RUNNING（运行）
  • 能够接受新的任务，也可以处理阻塞队列里面的任务；
• SHUTDOWN（待关闭）
  • 不能够接受新的任务，继续处理阻塞队列里的任务；
• STOP（停止）
  • 不能够接受新的任务，也不会处理阻塞队列里的任务，并且会中断正在处理的任务；
• TIDYING（整理）
  • 所有的任务已经停止，ctl记录的工作线程数为0，线程池会变为TIDYING状态，此状态线程池会执行钩子方法terminated（）；
• TERMINATED（终止）
  • 完全终止，且已经释放了所有的资源；

根据源码注释，使用ctl的高三位来表示上面五种状态，低29位来表示线程池中的工作线程数；
所谓的工作线程数，就是已经被允许start并且不允许被停止的线程；

    //ctl是一个原子数，线程安全的（CAS），初始值的设定代表RUNNING状态和工作线程数为0；
    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
	
	//COUNT_BITS即为32-3，为29；
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
	
	//表示工作线程的最大数，2^29 - 1;
	//即：00011111 11111111 11111111 11111111
    private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;

    // runState is stored in the high-order bits
    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;
	
	//获取线程池状态
	//c 来与上CAPACITY取反，即与上：11100000 00000000 00000000 0000000，即取得c的前三位；
    private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }
	
	//获取工作线程数
	//c 来与上CAPACITY，即与上：00011111 11111111 11111111 11111111，即获得c的第27位；
    private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }
	
	//将状态与线程数进行或运算，刚好就组成了ctl； 因为rs的低27位全为零，wc的高3位全为0，而0与任意数
	//进行或运算的结果就是那个任意数；
    private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

2. 工作状态的转换

• （1）：RUNNING 转换为 SHUTDOWN ：在调用shutdown（）方法时；
• （2）：RUNNING或SHUTDOWN 转换为 STOP：调用shutdownNow（）方法时；
• （3）：SHUTDOWN 转化为 TIDYING：当阻塞队列和工作线程数都为0时；
• （4）：STOP 转化为 TIDYING：当工作线程数为0时；
• （5）：TIDYING 转化为 TERMINATED：当terminated（）钩子方法完成时；

1. excutor（）方法