Java线程池源码及原理

1 说明

下面如果有贴出源码，对应的源码是JDK8
主要的源码类
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor、
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.Worker
java.util.concurrent.AbstractExecutorService

1.1类继承图

2 线程池的状态

3 源码分析

3.1完整的线程池构造方法

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler)

3.2 ctl

内部有重要的成员变量ctl，类型是AtomicInteger，低29位表示线程池中线程数，通过高3位表示线程池的运行状态
COUNT_BITS的值是29
1、RUNNING：-1 << COUNT_BITS，即高3位为111，该状态的线程池会接收新任务；
2、SHUTDOWN： 0 << COUNT_BITS，即高3位为000，该状态的线程池不会接收新任务；
3、STOP ： 1 << COUNT_BITS，即高3位为001；
4、TIDYING ： 2 << COUNT_BITS，即高3位为010, 所有的任务都已经终止；
5、TERMINATED： 3 << COUNT_BITS，即高3位为011, terminated()方法已经执行完成

3.3 任务的执行

execute --> addWorker --> Thread.start --> (Thread.run) --> runTask --> getTask

3.3.1 execute(Runnable command)

大致分三个步骤
1、当前运行的线程数量是否小于corePoolSize，直接尝试addWorker()
2、往阻塞队列里面放入Runnable任务
3、如果队列已经满了，直接尝试addWorker()

3.3.2 addWorker(Runnable firstTask, boolean core)

1、前置判断线程池的状态
2、通过CAS操作让ctl加1，表示运行线程数增加1个
3、构造一个Worker w，这里要特别注意构造方法里面的这行代码，this.thread = getThreadFactory().newThread(this)，可以看到构造方法内，有一个Thread对象，其使用了ThreadFactory构造了一个新的线程，并且线程的runable是worker本身。
4、执行w.thread.start()，也就是说，当该线程被运行时，Worker中的run方法会被执行

3.3.3 runWorker(Worker w)

通过循环调用getTask()获取要执行的任务task
beforeExecute
task.run()
afterExecute

3.3.4 getTask()

直接贴源码了

private Runnable getTask() {
    boolean timedOut = false; // 是否最后的 poll() 超时了？
    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);
        boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;	// worker是否需要被淘汰

        if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
            && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
            // 这里会让线程的数量记录减，后面的return null，会导致runWorker没有获取到数据而让run()方法走到尽头，最终当前线程结束
            if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                return null;
            continue;
        }

        try {
            // 如果需要回收一部分线程，那么超时时间keepAliveTime后拿不到就数据就继续循环调用，就可以在下一次循环的时候进行线程结束回收了；否则一直阻塞下去
            Runnable r = timed ?
                workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                workQueue.take();
            if (r != null)
                return r;
            timedOut = true;
        } catch (InterruptedException retry) {
            timedOut = false;
        }
    }
}

4 任务执行，带返回值的

直接贴源码了

public  Future submit(Callable task) {
    if (task == null) throw new NullPointerException();
    RunnableFuture ftask = newTaskFor(task);
    execute(ftask);
    return ftask;
}
public Future submit(Runnable task) {
    if (task == null) throw new NullPointerException();
    RunnableFuture ftask = newTaskFor(task, null);
    execute(ftask);
    return ftask;
}

代码比较简单，把任务封装成一个既实现Runnable, 也实现Future 的接口，这个时候就可以调用execute()进行实现了

5 参考资料

https://blog.csdn.net/programmer_at/article/details/79799267
https://blog.csdn.net/liuzhixiong_521/article/details/87856121