java并发之ThreadPoolExecutor分析

java并发之ThreadPoolExecutor分析

         ThreadPoolExecutor线程池是我们平时使用最多的线程池处理工具，充分理解线程池的实现原理，可以让我们在碰到相关问题时有效的进行参数调优与处理，进而提高程序的整体性能与吞吐量。本文依托于jdk1.8，但不会讨论代码的实现细节，需要注意的是ctl属性，ctl是把两个属性合并到一个int字段中进行记录，高3位记录线程池状态，低29位记录线程池数量。这样的做法仁者见仁智者见智，复杂性增加不说，性能到底能提升多少呢？大家在阅读的时候可以把int理解为长度为32的数组。

         “一个中心，两个基本点”，我们在学生时代背诵了无数次的政治学内容，也同样适用于ThreadPoolExecutor。他的中心是以BlockingQueue为数据中心，以corePoolSize，与maximumPoolSize为两个基本点，只要我们充分理解了他们的作用，就抓住了了解ThreadPoolExecutor的钥匙。以下我将用图片的方式描述这几个字段的实际意义

 

 

简单解释一下上图的各个部分，整个大框代表了ThreadPoolExecutor类，我们可以把orePoolSize，与maximumPoolSize理解为两个阀值，在不同的阶段线程池表现的行为是有所不同的，poolSize是当前运行的线程池数量（ThreadPoolExecutor内部并不存在这个字段，这个字段存在于jdk1.6中，现在存在ctl后29位之中），works存放当前的工作线程，blockQueue存放我们的任务单元。假设现在线程池已初始化好了，并且内部状态如上图在等待我们的输入。这时我们执行了execute方法。那么

1，如果poolSize，线程池会直接创建新线程进行任务执行，如图

 

 

将poolsize指针上移，将新线程存储在works中，以便后来任务使用。

2如果poolSize>=corePoolSize，这时有两种情况，A如果blockqueue没有填满，直接将数据填入如队列中，如图

 

 

B，如果队列满了，则创建新线程进行任务任务执行，如图

 

 

这里需要解释一下，第二步实际上是该线程池最核心最精华的部分。在通常情况下，如果任务平稳的提交到线程池中，并且各个参数都设计的合理的话，线程池一直是以corePoolSize数量的线程在运行。所以corePoolSize值的设置大小很重要，同时要参考blockqueue的大小一起配置。corePoolSize太大会造成不必要的浪费，太小会造成线程池不断波动。 Blockqueue的大小也很重要，不建议不指定其大小，这样会使用int的最大值做初始化，当系统忙碌的时候会产生大量的任务积压，而且容易内存溢出，也把线程池的最后救命稻草拔掉了。上述是平稳的情况，如果有峰值情况怎么办，没关系，这时候maximumPoolSize开始起作用了，如上图，这里的关键是什么，就是新创建的线程不会立刻销毁，它会加入之前的线程池中，与大家一起消费blockqueue中的任务，系统中最坏的情况下可以创建maximumPoolSize个线程，大家同心协力一起挺过这个繁忙的时刻。这与我们在日常生活的情形一样，如果一下要完成太多的任务，项目组会马上会通过招人，从别的组调用等等措施，增加人手，提高整体战斗力。

3，如果poolSize>=maximumPoolSize，线程池已经达到最大负载了，这个时候怎么办，还有办法。如图

 

 

说实话，这时候线程池已经无能为力了，他搞不定了，他不搞的时候问题就抛给你了，这个时候你需要选择一种策略来应对这种情况，当然最常用的抛出异常，线程池到了这个程度已经基本快崩溃了。RejectedExecutionHandler是最后应急措施，当然这种情况要我们自己处理。

4，如果我们在3没有挺过来，估计已经宕机了，我们假设大家同心协力已经共度难关了。现在的问题是这么多线程该如何回收呢？管杀不管埋显然不是我们的风格。当blockqueue队列空并且poolSize>corePoolSize的时候，线程开始回收，直到只剩下corePoolSize个线程的时候为止。一切又恢复了最初，就好像什么都没发生过一样，英雄从来都是这样，逢乱世立马横尸，战乱结束，归田卸甲。

         至此，整个ThreadPoolExecutor讨论完了，核心思路就是不赶工的时候几个人慢慢干，一旦突然来大任务了，多找几个人干，干完了该滚蛋滚蛋。这时候可能有同学会问了，说了这么多，有没有我们自己表现的机会呢，也就是他有什么扩展点么？有的有的。比如ScheduledThreadPoolExecutor类，他的核心思路只是把blockqueue队列换成了根据时间先后排序的优先级队列，就完成了定时器调度工作。同时，我们也可以在我们的任务执行前后进行一些自定义处理，继承时只要实现beforeExecute，afterExecute接口即可。