Java线程池的实现原理

线程池的实现原理

当向线程池提交一个任务之后，线程池时如何处理的呢？让我们来看一下线程池的主要处理流程：

1. 线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务，则进入下一个流程
2. 线程池判断工作队列是否已满。如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在工作队列。如果工作队列满了，则进入下一个流程
3. 线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有，则创建一个新的工作线程。如果已经满了，则交给饱和策略处理这个任务。
   
   

   ThreadPoolExecutor处理流程

线程池的使用

线程池的创建

我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。

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

1. corePoolSize(线程池的基本大小): 当提交一个任务到线程池时，线程池会创建一个线程执行任务，即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程，等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不会再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法，线程池会提交创建并启动所有基本线程。
2. maximumPoolSize(线程池最大数量): 线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了，并且创建的线程数小于最大线程数，则线程池会在创建新的线程执行任务。但是，如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。
3. keepAliveTime(线程活动保持时间): 线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。
4. workQueue(任务队列): 用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列。

• ArrayBlockingQueue: 一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按FIFO(先进先出)原则对元素进行排序
• LinkedBlockingQueue: 一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO(先进先出)排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列
• SynchronousQueue: 一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool()使用了这个队列
• PriorityBlockingQueue: 一个具有优先级的无限阻塞队列

5. threadFactory: 用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设计更有意义的名字。
   使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速的给线程池里的线程设置有意义的名字，代码如下:

  new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("XX-task_%d").build();

6. RejectedExecutionHandler(饱和策略): 当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。在JDK 1.5中Java线程池提供以下4重策略。

• AbortPolicy: 直接抛出RejectedExecutionException异常，表示无法处理新任务
• CallerRunsPolicy: 只用调用者所在的线程来运行任务
• DiscardOldestPolicy: 丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务
• DiscardPolicy: 不处理，直接丢弃掉

向线程池提交任务

• execute: execute()方法用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功。
• submit: submit()方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个Future对象，通过这个对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过Future的get()方法来获取返回值，get()方法会阻塞到当前线程直到任务完成，而get(long timeout, TimeUnit unit)方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回，有可能任务没有执行完。

关闭线程池

通过调用shutdown()或者shutdownNow()方法来关闭线程池。它们的原理是遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用interrupt()方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法停止。但它们有一定的区别:

• shutdown: 将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程
• shutdownNow: 首先将线程池设置成STOP，然后尝试停止所有正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行的任务列表
  只要调用了其中任意一个方法，isShutdown方法就会返回true。当所有的任务都已关闭后，才表示线程池关闭成功，这时调用isTerminaed方法会返回true。
  通常调用shutdown()方法关闭线程池，如果任务不一定要执行完，则可以调用shutdownNow方法