线程池的实现原理

Java中的线程池是运用场景最多的并发框架，几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。在开发过程中，合理地使用线程池能够带来3个好处 。

• 第一：降低资源消耗。避免重复创建和销毁造成的消耗。

• 第二：提高响应速度。当任务到达时，不需要再次创建线程就能立即执行。

• 第三：提高线程的可管理性。可以进行统一分配、调优和监控。

线程池的主要处理流程

从图中可以看出，当提交一个新任务到线程池时，线程池的处理流程如下。

• 1）线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是，则创建一个新的工作
  线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务，则进入下个流程。

• 2）线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这
  个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。

• 3）线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有，则创建一个新的工作线程
  来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

ThreadPoolExecutor执行execute()方法的示意图

ThreadPoolExecutor执行execute方法分下面4种情况。

• 1）如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）。
• 2）如果运行的线程等于或多于corePoolSize，则将任务加入BlockingQueue。
• 3）如果无法将任务加入BlockingQueue（队列已满），则创建新的线程来处理任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）。
• 4）如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize，任务将被拒绝，并调用
  RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

ThreadPoolExecutor采取上述步骤的总体设计思路，是为了在执行execute()方法时，尽可能地避免获取全局锁（那将会是一个严重的可伸缩瓶颈）。在ThreadPoolExecutor完成预热之后（当前运行的线程数大于等于corePoolSize），几乎所有的execute()方法调用都是执行步骤2，而步骤2不需要获取全局锁。
源码分析：上面的流程分析让我们很直观地了解了线程池的工作原理，让我们再通过源代
码来看看是如何实现的，线程池执行任务的方法如下。

  public void execute(Runnable command) {
            if (command == null)
                throw new NullPointerException();
            int c = ctl.get();
            /**
             *  如果运行的线程小于corePoolSize，则尝试用给定的命令作为第一个任务启动一个新线程。
             *  对addWorker的调用原子性地检查runState和workerCount，因此可以通过返回false来防止错误警报，因为错误警报会在不应该添加线程的时候添加线程。
             */
            if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
                if (addWorker(command, true))
                    return;
                c = ctl.get();
            }
           // 线程池处于RUNNING状态，并将任务放入workQueue队列
            if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
                int recheck = ctl.get();
               // 需要再次检查是否应该添加一个线程(因为自上次检查以来已有的线程已经死亡)，或者池在进入这个方法后关闭。
                if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                    reject(command);
                // 重新检查状态，如果必要的话，如果停止，则回滚队列;如果没有，则启动一个新线程。
                else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                    addWorker(null, false);
            }
           // 如果队列满了，则尝试添加新线程。如果它失败了，则执行线程池的饱和策略。
            else if (!addWorker(command, false))
                reject(command);
        }

线程池中的线程执行任务分两种情况

• 1）在execute()方法中创建一个线程时，会让这个线程执行当前任务。
• 2）这个线程执行完上图中1的任务后，会反复从BlockingQueue获取任务来执行。

ThreadPoolExecutor中线程执行任务的示意图如图 ：

未完待续