JDK之线程池源码解读

一、线程池的主要构造方法

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue workQueue) {
     this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

其中：

1、corePoolSize（线程池基本大小）：当向线程池提交一个任务时，若线程池已创建的线程数小于corePoolSize，即便此时存在空闲线程，也会通过创建一个新线程来执行该任务，直到已创建的线程数大于或等于corePoolSize时，（除了利用提交新任务来创建和启动线程（按需构造），也可以通过 prestartCoreThread() 或 prestartAllCoreThreads() 方法来提前启动线程池中的基本线程。）

2、maximumPoolSize（线程池最大大小）：线程池所允许的最大线程个数。当队列满了，且已创建的线程数小于maximumPoolSize，则线程池会创建新的线程来执行任务。另外，对于无界队列，可忽略该参数。

3、keepAliveTime（线程存活保持时间）当线程池中线程数大于核心线程数时，线程的空闲时间如果超过线程存活时间，那么这个线程就会被销毁，直到线程池中的线程数小于等于核心线程数。

4、workQueue（任务队列）：用于传输和保存等待执行任务的阻塞队列。

5、threadFactory（线程工厂）：用于创建新线程。threadFactory创建的线程也是采用new Thread()方式，threadFactory创建的线程名都具有统一的风格：pool-m-thread-n（m为线程池的编号，n为线程池内的线程编号）。

5、handler（线程饱和策略）：当线程池和队列都满了，再加入线程会执行此策略。

二、线程池流程

1、判断线程池中当前线程数是否大于核心线程数，如果小于，在创建一个新的线程来执行任务，如果大于则
2、判断任务队列是否已满，没满则将新提交的任务添加在工作队列，已满则。
3、判断线程池中当前线程数是否大于最大线程数，如果小于，则创建一个新的线程来执行任务，如果大于，则执行饱和策略。
 

三、源码解析

核心的执行代码如下：

public void execute(Runnable command) {
	if (command == null)
		throw new NullPointerException();

	int c = ctl.get();
	if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
		if (addWorker(command, true))
			return;
		c = ctl.get();
	}
	if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
		int recheck = ctl.get();
		if (! isRunning(recheck) && remove(command))
			reject(command);
		else if (workerCountOf(recheck) == 0)
			addWorker(null, false);
	}
	else if (!addWorker(command, false))
		reject(command);
}

这里的处理分了3个步骤：

1、当前线程数小于核心线程数

if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
	if (addWorker(command, true))
		return;
	c = ctl.get();
}

则创建核心线程addWorker(command, true)来执行任务。

其中addWorker(command, true)代码如下：

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
	retry:
	for (;;) {
		int c = ctl.get();
		int rs = runStateOf(c);

		// Check if queue empty only if necessary.
		if (rs >= SHUTDOWN &&
			! (rs == SHUTDOWN &&
			   firstTask == null &&
			   ! workQueue.isEmpty()))
			return false;

		for (;;) {
			int wc = workerCountOf(c);
			if (wc >= CAPACITY ||
				wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
				return false;
			if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
				break retry;
			c = ctl.get();  // Re-read ctl
			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 {
		w = new Worker(firstTask);
		final Thread t = w.thread;
		if (t != null) {
			final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
			mainLock.lock();
			try {
				// Recheck while holding lock.
				// Back out on ThreadFactory failure or if
				// shut down before lock acquired.
				int rs = runStateOf(ctl.get());

				if (rs < SHUTDOWN ||
					(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
					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) {
				t.start();
				workerStarted = true;
			}
		}
	} finally {
		if (! workerStarted)
			addWorkerFailed(w);
	}
	return workerStarted;
}

 

 

2、当前线程数大于核心线程数，且任务队列未满

if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
	int recheck = ctl.get();
	if (! isRunning(recheck) && remove(command))
		reject(command);
	else if (workerCountOf(recheck) == 0)
		addWorker(null, false);
}

 

3、如果队列已满，且无法继续创建新线程，则调用拒绝策略

else if (!addWorker(command, false))
	reject(command);

 

 

 

四、线程池封装

常用的几种线程池封装方法：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor();

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads);

public static ExecutorService newCachedThreadPool();

这几种方法都会调用到ThreadPoolExecutor方法，是对ThreadPoolExecutor的进一步封装，屏蔽了一些参数细节，调用起来更方便一些，但是不懂原理的话可能会出问题，所以阿里的Java编程规范里不建议使用这些封装方法，而是直接调用ThreadPoolExecutor来创建线程。

创建单一线程：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
	return new FinalizableDelegatedExecutorService
		(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
		0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
		new LinkedBlockingQueue()));
}

核心线程数和最大线程数都是1，所以始终只有一个线程。线程的过期时间是0，表示这个线程始终不会过期。任务队列是一个LinkedBlockingQueue无界队列。

 

创建指定数量的线程：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
	return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
				0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
				new LinkedBlockingQueue());
}

核心线程数和最大线程数都是nThreads，一旦当前线程数达到nThreads后，就一直保持该数量的线程。线程的过期时间是0，表示这nThreads个线程始终不会过期。任务队列是一个LinkedBlockingQueue无界队列。

 

创建弹性数量的线程：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
	return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
					60L, TimeUnit.SECONDS,
					new SynchronousQueue());
}

核心线程数是0，,最大线程数是int的最大值，所以线程数变化范围非常大。线程的过期时间是60秒，表示线程如果60秒之内都没有任务可执行，则销毁该线程。任务队列是一个SynchronousQueue无界队列。因为没有限制线程最大数量以及任务队列的最大长度，在某些压力比较大的情况下，可能会导致线程创建过多或者队列过长而产生内存溢出，导致程序崩溃。