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關(guān)于線程池創(chuàng)建、執(zhí)行、銷毀的原理及分析

 更新時間:2025年05月07日 14:06:26   作者:安益空間  
這篇文章主要介紹了關(guān)于線程池創(chuàng)建、執(zhí)行、銷毀的原理及分析,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

線程池的執(zhí)行原理

假設(shè)最大核心數(shù)是2,非核心線程數(shù)為1,隊列長度是3

來第一個任務(wù)的時候,沒有工作線程在工作,需要創(chuàng)建一個

來第二個任務(wù)的時候,發(fā)現(xiàn)當(dāng)前核心線程數(shù)小于最大核心線程數(shù),所以繼續(xù)創(chuàng)建線程來處理任務(wù)

當(dāng)來第三個任務(wù)的時候,發(fā)現(xiàn)當(dāng)前核心線程數(shù)已經(jīng)等于最大核心線程數(shù)了,所以把新來的任務(wù)放到taskQueue中

后面來第四個、第五個任務(wù)也會放在taskQueue中

當(dāng)來第六個任務(wù)的時候,發(fā)現(xiàn)taskQueue已經(jīng)滿了,所以會創(chuàng)建一個非核心線程來處理任務(wù)

當(dāng)來第七個任務(wù)的時候,因為線程數(shù)量到最大限度了,taskQueue也滿了,所以就會走拒絕策略,把其中一個任務(wù)給拋棄掉,具體拋棄哪個需要根據(jù)選擇的拒絕策略來定。

創(chuàng)建線程這里需要考慮并發(fā)的問題,即多個任務(wù)同時過來了,需要串行創(chuàng)建線程,否則,可能會導(dǎo)致超賣的情況(即創(chuàng)建的線程超過了最大線程數(shù)),具體是通過CAS樂觀鎖實現(xiàn),代碼解釋如下:

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
        retry:
        for (;;) {
            int c = ctl.get();//獲取當(dāng)前線程池的控制狀態(tài)。
            int rs = runStateOf(c);//獲取當(dāng)前線程池的運行狀態(tài)。

            // Check if queue empty only if necessary.
            //下面這個條件判斷用于判斷線程池是否處于關(guān)閉狀態(tài),并且任務(wù)隊列不為空。如果線程池的狀態(tài)大于等于SHUTDOWN,并且不滿足線程池狀態(tài)為SHUTDOWN、首個任務(wù)為null且任務(wù)隊列為空的條件,則返回false。這個判斷是為了確保在線程池關(guān)閉時,不再添加新的工作線程。
            if (rs >= SHUTDOWN &&
                ! (rs == SHUTDOWN &&
                   firstTask == null &&
                   ! workQueue.isEmpty()))
                return false;

            for (;;) {
                int wc = workerCountOf(c);//獲取當(dāng)前線程池中的工作線程數(shù)量。
                //這個條件判斷用于判斷工作線程數(shù)量是否達(dá)到上限。如果工作線程數(shù)量大于等于CAPACITY(工作線程數(shù)量的上限)或者大于等于核心線程數(shù)(如果core為true)或最大線程數(shù)(如果core為false),則返回false。這個判斷是為了確保工作線程數(shù)量不超過線程池的限制。
                if (wc >= CAPACITY ||
                    wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                    return false;
                    //嘗試通過CAS(比較并交換)操作增加工作線程數(shù)量。如果成功增加工作線程數(shù)量,則跳出循環(huán),繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)邏輯。
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                    break retry;
                c = ctl.get();  // 重新讀取當(dāng)前線程池的控制狀態(tài)。
                //再次判斷線程池的運行狀態(tài)是否發(fā)生了變化。如果運行狀態(tài)發(fā)生了變化,則繼續(xù)重試內(nèi)部循環(huán)。這個判斷是為了處理在CAS操作過程中,線程池的狀態(tài)發(fā)生了變化的情況。
                if (runStateOf(c) != rs)
                    continue retry;
                // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
            }
        }
        ...創(chuàng)建線程的邏輯忽略...
}

線程執(zhí)行

花開兩朵,各表一枝。

上面說了任務(wù)來了之后,是怎么創(chuàng)建線程的,又是怎么暫存任務(wù)的。這一節(jié)介紹一下線程是怎么執(zhí)行任務(wù)的,以及在不用的時候,線程怎么被銷毀或者保活。

線程池創(chuàng)建線程并調(diào)了thread的start方法之后,該線程會走到下面的runWorker方法。

final void runWorker(Worker w) {
        Thread wt = Thread.currentThread();
        Runnable task = w.firstTask;
        w.firstTask = null;
        w.unlock(); // allow interrupts
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                w.lock();
                // If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
                // if not, ensure thread is not interrupted.  This
                // requires a recheck in second case to deal with
                // shutdownNow race while clearing interrupt
                if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                     (Thread.interrupted() &&
                      runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                    !wt.isInterrupted())
                    wt.interrupt();
                try {
                    beforeExecute(wt, task);
                    Throwable thrown = null;
                    try {
                        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);
        }
    }

當(dāng)一個線程執(zhí)行完就會自動退出,但是我們知道線程池中的核心線程會一直存活著,想要一直存活,不退出程序就可以了,即循環(huán),從上面的代碼也可以看出來確實是這樣的。但是還有一個疑問,核心線程是一直存活的,但是非核心線程在一定情況是會銷毀的,他們用的是一套代碼邏輯,該怎么實現(xiàn)呢?關(guān)鍵點就在getTask這個方法中。

private Runnable getTask() {
        boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?

        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);

            // Check if queue empty only if necessary.
            if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
                decrementWorkerCount();
                return null;
            }

            int wc = workerCountOf(c);

            // Are workers subject to culling?
            boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
			//銷毀線程需要滿足這兩個條件:1. (允許核心線程銷毀 || 線程數(shù)大于核心線程數(shù))&& 達(dá)到了銷毀時間;2. 任務(wù)隊列中沒有任務(wù)了
            if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut)) 
                && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
                if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                // 這里返回了null,外層方法就跳出了while循環(huán),從而結(jié)束該線程
                    return null;
                continue;
            }

            try {
            // 超時時間就是在這里設(shè)置的,如果允許超時銷毀,那么就用poll進(jìn)行拉取任務(wù),超過了keepAliveTime就返回null。take是阻塞性等待
                Runnable r = timed ?
                    workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                    workQueue.take();
                if (r != null)
                    return r;
                timedOut = true;
            } catch (InterruptedException retry) {
                timedOut = false;
            }
        }
    }

從上面的解析可以看出,如果隊列中沒有任務(wù)時,小于核心數(shù)的線程(核心線程數(shù)不銷毀的情況下)會一直阻塞在獲取任務(wù)的方法,直到返回任務(wù)。(判斷阻塞時并沒有核心線程和非核心線程的概念,只要保證創(chuàng)建出來的線程銷毀到符合預(yù)期數(shù)量就ok)。而且執(zhí)行完后 會繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行g(shù)etTask的邏輯,不斷的處理任務(wù)。

總結(jié)

以上為個人經(jīng)驗,希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持腳本之家。

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