关于ThreadPool线程池的摘记

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ThreadPoolExecutor运转机制详解

最近发现几起对ThreadPoolExecutor的误用，其中包括自己，发现都是因为没有仔细看注释和内部运转机制，想当然的揣测参数导致，先看一下新建一个ThreadPoolExecutor的构建参数：

[java]  view plain copy

1. public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  
2.                           int maximumPoolSize,  
3.                           long keepAliveTime,  
4.                           TimeUnit unit,  
5.                           BlockingQueue<Runnable> workQueue,  
6.                           ThreadFactory threadFactory,  
7.                           RejectedExecutionHandler handler)  

看这个参数很容易让人以为是线程池里保持corePoolSize个线程，如果不够用，就加线程入池直至maximumPoolSize大小，如果还不够就往workQueue里加，如果workQueue也不够就用RejectedExecutionHandler来做拒绝处理。

但实际情况不是这样，具体流程如下：

1）当池子大小小于corePoolSize就新建线程，并处理请求

2）当池子大小等于corePoolSize，把请求放入workQueue中，池子里的空闲线程就去从workQueue中取任务并处理

3）当workQueue放不下新入的任务时，新建线程入池，并处理请求，如果池子大小撑到了maximumPoolSize就用RejectedExecutionHandler来做拒绝处理

4）另外，当池子的线程数大于corePoolSize的时候，多余的线程会等待keepAliveTime长的时间，如果无请求可处理就自行销毁

内部结构如下所示：

从中可以发现ThreadPoolExecutor就是依靠BlockingQueue的阻塞机制来维持线程池，当池子里的线程无事可干的时候就通过workQueue.take()阻塞住。

其实可以通过Executes来学学几种特殊的ThreadPoolExecutor是如何构建的。

[java]  view plain copy

1. public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {  
2.     return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,  
3.                                   0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  
4.                                   new LinkedBlockingQueue<Runnable>());  
5. }  

newFixedThreadPool就是一个固定大小的ThreadPool

[java]  view plain copy

1. public static ExecutorService newCachedThreadPool() {  
2.     return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,  
3.                                   60L, TimeUnit.SECONDS,  
4.                                   new SynchronousQueue<Runnable>());  
5. }  

newCachedThreadPool比较适合没有固定大小并且比较快速就能完成的小任务，没必要维持一个Pool，这比直接new Thread来处理的好处是能在60秒内重用已创建的线程。

其他类型的ThreadPool看看构建参数再结合上面所说的特性就大致知道它的特性

http://victorzhzh.iteye.com/blog/1010359

ExecutorService生命周期

ExecutorService接口继承了Executor接口，定义了一些生命周期的方法

Java代码  

1. public interface ExecutorService extends Executor {  
2. void shutdown();  
3. List<Runnable> shutdownNow();  
4. boolean isShutdown();  
5. boolean isTerminated();  
6. boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)  
7.         throws InterruptedException;  
8. }  

本文，我们逐一分析里面的每个方法。

 

首先，我们需要创建一个任务代码，这段任务代码主要是随机生成含有10个字符的字符串

Java代码  

1. /** 
2.  * 随机生成10个字符的字符串 
3.  * @author dream-victor 
4.  * 
5.  */  
6. public class Task1 implements Callable<String> {  
7.   
8.     @Override  
9.     public String call() throws Exception {  
10.         String base = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789";  
11.         Random random = new Random();  
12.         StringBuffer sb = new StringBuffer();  
13.         for (int i = 0; i < 10; i++) {  
14.             int number = random.nextInt(base.length());  
15.             sb.append(base.charAt(number));  
16.         }  
17.         return sb.toString();  
18.     }  
19.   
20. }  

 然后，我们还需要一个长任务，这里我们默认是沉睡10秒，

Java代码  

1. /** 
2.  * 长时间任务 
3.  *  
4.  * @author dream-victor 
5.  *  
6.  */  
7. public class LongTask implements Callable<String> {  
8.   
9.     @Override  
10.     public String call() throws Exception {  
11.         TimeUnit.SECONDS.sleep(10);  
12.         return "success";  
13.     }  
14.   
15. }  

OK，所有前期准备完毕，下面我们就来分析一下ExecutorService接口中和生命周期有关的这些方法：

 

1、shutdown方法：这个方法会平滑地关闭ExecutorService，当我们调用这个方法时，ExecutorService停止接受任何新的任务且等待已经提交的任务执行完成(已经提交的任务会分两类：一类是已经在执行的，另一类是还没有开始执行的)，当所有已经提交的任务执行完毕后将会关闭ExecutorService。这里我们先不举例在下面举例。

 

2、awaitTermination方法：这个方法有两个参数，一个是timeout即超时时间，另一个是unit即时间单位。这个方法会使线程等待timeout时长，当超过timeout时间后，会监测ExecutorService是否已经关闭，若关闭则返回true，否则返回false。一般情况下会和shutdown方法组合使用。例如：

Java代码  

1. ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(4);  
2. service.submit(new Task1());  
3. service.submit(new Task1());  
4. service.submit(new LongTask());  
5. service.submit(new Task1());  
6.   
7. service.shutdown();  
8.   
9. while (!service.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS)) {  
10.     System.out.println("线程池没有关闭");  
11. }  
12. System.out.println("线程池已经关闭");  

 这段代码中，我们在第三次提交了一个长任务，这个任务将执行10秒沉睡，紧跟着执行了一次shutdown()方法，假设：这时ExecutorService被立即关闭，下面调用service.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS)方法时应该返回true，程序执行结果应该只会打印出：“线程池已经关闭”。但是，真实的运行结果如下：

Java代码  

1. 线程池没有关闭  
2. 线程池没有关闭  
3. 线程池没有关闭  
4. 线程池没有关闭  
5. 线程池没有关闭  
6. 线程池没有关闭  
7. 线程池没有关闭  
8. 线程池没有关闭  
9. 线程池没有关闭  
10. 线程池已经关闭  

 这说明我们假设错误，service.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS)每隔一秒监测一次ExecutorService的关闭情况，而长任务正好需要执行10秒，因此会在前9秒监测时ExecutorService为未关闭状态，而在第10秒时已经关闭，因此第10秒时输出：线程池已经关闭。这也验证了shutdown方法关闭ExecutorService的条件。

 

3、shutdownNow方法：这个方法会强制关闭ExecutorService，它将取消所有运行中的任务和在工作队列中等待的任务，这个方法返回一个List列表，列表中返回的是等待在工作队列中的任务。例如：

Java代码  

1. ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);  
2. service.submit(new LongTask());  
3. service.submit(new LongTask());  
4. service.submit(new LongTask());  
5. service.submit(new LongTask());  
6. service.submit(new LongTask());  
7.   
8. List<Runnable> runnables = service.shutdownNow();  
9. System.out.println(runnables.size());  
10.   
11. while (!service.awaitTermination(1, TimeUnit.MILLISECONDS)) {  
12.     System.out.println("线程池没有关闭");  
13. }  
14. System.out.println("线程池已经关闭");  

 这段代码中，我们限制了线程池的长度是3，提交了5个任务，这样将有两个任务在工作队列中等待，当我们执行shutdownNow方法时，ExecutorService被立刻关闭，所以在service.awaitTermination(1, TimeUnit.MILLISECONDS)方法校验时返回的是true，因此没有输出：线程池没有关闭。而在调用shutdownNow方法时，我们接受到了一个List，这里包含的是在工作队列中等待执行的任务，由于线程池长度为3，且执行的都是长任务，所以当提交了三个任务后线程池已经满了，剩下的两次提交只能在工作队列中等待，因此我们看到runnables的大小为2，结果如下：

Java代码  

1. 2  
2. 线程池已经关闭  

 

4、isTerminated方法：这个方法会校验ExecutorService当前的状态是否为“TERMINATED”即关闭状态，当为“TERMINATED”时返回true否则返回false。例如：

Java代码  

1. ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);  
2. service.submit(new Task1());  
3. service.submit(new Task1());  
4. service.submit(new LongTask());  
5.   
6. service.shutdown();  
7. System.out.println(System.currentTimeMillis());  
8. while (!service.isTerminated()) {  
9. }  
10. System.out.println(System.currentTimeMillis());  

这段代码我们执行了两个正常的任务和一个长任务，然后调用了shutdown方法，我们知道调用shutdown方法并不会立即关闭ExecutorService，这时我们记录一下监测循环执行前的时间，在没有关闭前我们一直进入一个空循环中，直到 ExecutorService关闭后退出循环，这里我们知道长任务执行时间大约为10秒，我们看一下上述程序运行结果：

Java代码  

1. 1303298818621  
2. 1303298828634  
3. 相差：10013毫秒，转换一下除以1000，得到相差大约10秒  

这10秒正好是长任务执行的时间，因此在 ExecutorService正常关闭后isTerminated方法返回true。

 

5、isShutdown方法：这个方法在ExecutorService关闭后返回true，否则返回false。方法比较简单不再举例。

以上讨论是基于ThreadPoolExecutor的实现，不同的实现会有所不同需注意。

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