java?ThreadPoolExecutor線程池內(nèi)部處理流程解析
ThreadPoolExecutor線程池內(nèi)部處理淺析
我們知道如果程序中并發(fā)的線程數(shù)量很多,并且每個線程都是執(zhí)行一個時間很短的任務(wù)就結(jié)束時,會因為頻繁創(chuàng)建線程而大大降低系統(tǒng)的效率,因此出現(xiàn)了線程池的使用方式,它可以提前創(chuàng)建好線程來執(zhí)行任務(wù)。本文主要通過java的ThreadPoolExecutor來查看線程池的內(nèi)部處理過程。
ThreadPoolExecutor
java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutor類是線程池中最核心的一個類,下面我們來看一下ThreadPoolExecutor類的部分實現(xiàn)源碼。
構(gòu)造方法
ThreadPoolExecutor類提供了如下4個構(gòu)造方法
// 設(shè)置線程池時指定核心線程數(shù)、最大線程數(shù)、線程存活時間及等待隊列。 // 線程創(chuàng)建工廠和拒絕策略使用默認的(AbortPolicy) public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler); } // 設(shè)置線程池時指定核心線程數(shù)、最大線程數(shù)、線程存活時間、等待隊列及線程創(chuàng)建工廠 // 拒絕策略使用默認的(AbortPolicy) public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, defaultHandler); } // 設(shè)置線程池時指定核心線程數(shù)、最大線程數(shù)、線程存活時間、等待隊列及拒絕策略 // 線程創(chuàng)建工廠使用默認的 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), handler); } // 設(shè)置線程池時指定核心線程數(shù)、最大線程數(shù)、線程存活時間、等待隊列、線程創(chuàng)建工廠及拒絕策略 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) { if (corePoolSize < 0 || maximumPoolSize <= 0 || maximumPoolSize < corePoolSize || keepAliveTime < 0) throw new IllegalArgumentException(); if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null) throw new NullPointerException(); this.acc = System.getSecurityManager() == null ? null : AccessController.getContext(); this.corePoolSize = corePoolSize; this.maximumPoolSize = maximumPoolSize; this.workQueue = workQueue; this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime); this.threadFactory = threadFactory; this.handler = handler; }
通過觀察上述每個構(gòu)造器的源碼實現(xiàn),我們可以發(fā)現(xiàn)前面三個構(gòu)造器都是調(diào)用的第四個構(gòu)造器進行的初始化工作。
下面解釋一下構(gòu)造器中各個參數(shù)的含義:
- corePoolSize:核心池的線程個數(shù)上線,在創(chuàng)建了線程池后,默認情況下,線程池中并沒有任何線程,而是等待有任務(wù)到來才創(chuàng)建線程去執(zhí)行任務(wù)。默認情況下,在創(chuàng)建了線程池后,線程池中的線程數(shù)為0,當有任務(wù)來之后,就會創(chuàng)建一個線程去執(zhí)行任務(wù),當線程池中的線程數(shù)目達到corePoolSize后,就會把到達的任務(wù)放到緩存隊列當中。
- maximumPoolSize:線程池最大線程數(shù),這個參數(shù)也是一個非常重要的參數(shù),它表示在線程池中最多能創(chuàng)建多少個線程。
- keepAliveTime:表示線程沒有任務(wù)執(zhí)行時最多保持多久時間會終止。默認情況下,只有當線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時,keepAliveTime才會起作用,直到線程池中的線程數(shù)不大于corePoolSize,即當線程池中的線程數(shù)大于corePoolSize時,如果一個線程空閑的時間達到keepAliveTime,則會終止,直到線程池中的線程數(shù)不超過corePoolSize。但是如果調(diào)用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法,在線程池中的線程數(shù)不大于corePoolSize時,keepAliveTime參數(shù)也會起作用,直到線程池中的線程數(shù)為0。
- unit:參數(shù)keepAliveTime的時間單位。
- workQueue:一個阻塞隊列,用來存儲等待執(zhí)行的任務(wù),這個參數(shù)的選擇也很重要,會對線程池的運行過程產(chǎn)生重大影響;
- threadFactory:線程工廠,主要用來創(chuàng)建線程;
- handler:表示當拒絕處理任務(wù)時的策略。有以下四種取值:ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務(wù)并拋出RejectedExecutionException異常。 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:也是丟棄任務(wù),但是不拋出異常。 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy:丟棄隊列最前面的任務(wù),然后重新嘗試執(zhí)行任務(wù)(重復(fù)此過程)ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy:由調(diào)用線程處理該任務(wù)。
核心方法
在ThreadPoolExecutor類中,最核心的任務(wù)提交方法是execute()方法,雖然通過submit也可以提交任務(wù),但是實際上submit方法里面最終調(diào)用的還是execute()方法。
public void execute(Runnable command) { // 判斷提交的任務(wù)command是否為null,若是null,則拋出空指針異常; if (command == null) throw new NullPointerException(); // 獲取線程池中當前線程數(shù) int c = ctl.get(); // 如果線程池中當前線程數(shù)小于核心池大小,進入if語句塊 if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { // 如果以給定的命令啟動一個核心線程執(zhí)行任務(wù)成功,直接返回 if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } // 如果當前線程池處于RUNNING狀態(tài),則將任務(wù)放入任務(wù)緩存隊列 if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { int recheck = ctl.get(); // 如果線程池不處于運行狀態(tài)并且移除剛加入的任務(wù)成功則執(zhí)行拒絕策略 if (! isRunning(recheck) && remove(command)) reject(command); // 如果當前線程數(shù)為0,則在線程池里增加一個線程,保證隊列里的任務(wù)不會沒有線程執(zhí)行 else if (workerCountOf(recheck) == 0) addWorker(null, false); } // 嘗試啟動核心線程之外的線程,如果不滿足,則執(zhí)行對應(yīng)的拒絕策略 else if (!addWorker(command, false)) reject(command); }
主要方法addWorker。
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) { retry: for (;;) { int c = ctl.get(); int rs = runStateOf(c); // 如果線程池狀態(tài)大于SHUTDOWN或者線程池狀態(tài)等于SHUTDOWN,firstTask不等于null // 或者線程池狀態(tài)等于SHUTDOWN,任務(wù)隊列等于空時,直接返回false結(jié)束。 if (rs >= SHUTDOWN && ! (rs == SHUTDOWN && firstTask == null && ! workQueue.isEmpty())) return false; for (;;) { int wc = workerCountOf(c); // 如果線程數(shù)量大于等于最大數(shù)量或者大于等于上限 //(入?yún)ore傳true,取核心線程數(shù),否則取最大線程數(shù)),直接返回false結(jié)束。 if (wc >= CAPACITY || wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize)) return false // CAS操作給工作線程數(shù)加1,成功則跳到retry處,不再進入循環(huán)。 if (compareAndIncrementWorkerCount(c)) break retry; c = ctl.get(); // Re-read ctl // 如果線程池狀態(tài)與剛進入時不一致,則跳到retry處,再次進入循環(huán) if (runStateOf(c) != rs) continue retry; // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop } } boolean workerStarted = false; boolean workerAdded = false; Worker w = null; try { // 新建一個線程 w = new Worker(firstTask); final Thread t = w.thread; if (t != null) { final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; mainLock.lock(); try { int rs = runStateOf(ctl.get()); // 如果線程池狀態(tài)在SHUTDOWN之前或者 // 線程池狀態(tài)等于SHUTDOWN并且firstTask等于null時,進入處理。 if (rs < SHUTDOWN || (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) { // 如果要執(zhí)行的線程正在運行,則拋異常 if (t.isAlive()) // precheck that t is startable throw new IllegalThreadStateException(); workers.add(w); int s = workers.size(); if (s > largestPoolSize) largestPoolSize = s; workerAdded = true; } } finally { mainLock.unlock(); } if (workerAdded) { // 啟動線程 t.start(); workerStarted = true; } } } finally { // 如果線程添加失敗,則將新增的對應(yīng)信息刪除 if (! workerStarted) addWorkerFailed(w); } return workerStarted; }
任務(wù)執(zhí)行run方法
在上述addWorker中,當調(diào)用線程的start方法啟動線程后,會執(zhí)行其中的run方法。
public void run() { runWorker(this); } final void runWorker(Worker w) { Thread wt = Thread.currentThread(); Runnable task = w.firstTask; w.firstTask = null; w.unlock(); // allow interrupts boolean completedAbruptly = true; try { // 如果任務(wù)不為空或者新獲取到的任務(wù)不為空 while (task != null || (task = getTask()) != null) { w.lock(); // 當線程池狀態(tài),大于等于 STOP 時,保證工作線程都有中斷標志。 // 當線程池狀態(tài),小于STOP時,保證工作線程都沒有中斷標志。 if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) || (Thread.interrupted() && runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) && !wt.isInterrupted()) wt.interrupt(); try { beforeExecute(wt, task); Throwable thrown = null; try { // 執(zhí)行任務(wù) task.run(); } catch (RuntimeException x) { thrown = x; throw x; } catch (Error x) { thrown = x; throw x; } catch (Throwable x) { thrown = x; throw new Error(x); } finally { afterExecute(task, thrown); } } finally { task = null; w.completedTasks++; w.unlock(); } } completedAbruptly = false; } finally { processWorkerExit(w, completedAbruptly); } }
整體處理過程
通過上述源碼分析,我們可以得出線程池處理任務(wù)的過程如下:
總結(jié)
本文從源碼層面主要分析了線程池的創(chuàng)建、運行過程,通過上述的分析,可以看出當線程池中的線程數(shù)量超過核心線程數(shù)后,會先將任務(wù)放入等待隊列,隊列放滿后當最大線程數(shù)大于核心線程數(shù)時,才會創(chuàng)建新的線程執(zhí)行。
以上就是java ThreadPoolExecutor線程池內(nèi)部處理流程解析的詳細內(nèi)容,更多關(guān)于java ThreadPoolExecutor線程池的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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