Java线程池之newCachedThreadPool源码实现原理

Java通过Executos，提供线程池分为以下几种：

newCachedThreadPool、newFixedThreadPool、newScheduledThreadPool、newSingleThreadExecutor、newSingleScheduledThreadExecutor

在介绍以上线程池之前，需要先了解线程池实现类ThreadPoolExecutor，可查看我另一篇文章《Java线程池实现类ThreadPoolExecutor源码分析》，以上线程池的实现均基于ThreadPoolExecutor类。

newCachedThreadPool

定义： 是一个可根据需要创建新线程的线程池，如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中，如果有被使用完但是还没销毁的线程，就复用该线程。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。因此，长时间保持空闲的线程池不会使用任何资源（因为会被线程池移除）。

该线程池适用于处理短时间任务。

newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，用于处理大量短时间工作任务的线程池 。其实现源码为：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {

 return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue());

 } 

从其实现源码可看出：

1）核心线程数为0；

2）最大线程数为Interger.MAX_VALUE，即0x7fffffff（2147483647）

3）线程空闲时长为60秒，如果空闲超过60秒，则线程将被终止，并移出缓存。

该线程池，使用J.U.C的 SynchronousQueue阻塞队列，该队列具有以下几个特性：

1）SynchronousQueue没有容量。与其他BlockingQueue不同，SynchronousQueue是一个不存储元素的BlockingQueue。每一个put操作必须要等待一个take操作，否则不能继续添加元素，反之亦然。

2）因为没有容量，所以对应 peek, contains, clear, isEmpty ... 等方法其实是无效的。例如clear是不执行任何操作的，contains始终返回false,peek始终返回null。

3）SynchronousQueue分为公平（new TransferQueue ）和非公平（ new TransferStack ），默认情况下采用非公平性访问策略，可以通过构造函数来设置为公平性访问策略（为true即可）。

4）若使用 TransferQueue（公平队列）, 则队列中永远会存在一个 dummy node。 在构造时创建

SynchronousQueue的构造函数：

1）public SynchronousQueue() { this(false); }

2）public SynchronousQueue(boolean fair) {

// 通过 fair 值来决定公平性和非公平性 // 公平性使用TransferQueue，非公平性采用 TransferStack 

transferer = fair ? new TransferQueue() : new TransferStack();

} 

其中，TransferQueue 、 TransferStack 继承 SynchronousQueue 内部类 Transferer ，该类提供了一个transfer()方法，该方法主要用来完成转移数据。内部类Transferer的实现：

abstract static class Transferer { abstract E transfer(E e, boolean timed, long nanos); } 

如果e != null，相当于将一个数据交给消费者，如果e == null，则相当于从一个生产者接收一个消费者交出的数据。

SynchronousQueue take跟put 必须是配对的, 否则线程将被挂起 。

公平队列: put线程入队时, 会依次挂起. 当执行take线程时,挂起的put线程按FIFO原则,谁先挂起,谁先唤醒.

非公平队列: put线程入队时, 会依次挂起. 当执行take线程时, 随机唤醒挂起的put线程. 

Transfer类的transfer方法执行流程大致为：

1: transferer调用transfer方法实现SynchronousQueue 公平队列的take跟put操作 

2:为区分take与put操作， 设计控制变量 isData区分 true：put操作（生产数据）， fasle：take操作 （接收数据）

3:如果队列为null或者isData一致(为true), 队列尝试将节点添加到等待队列中, 直到被其他线程匹配, 超时 或者取消. 

4:如果队列不为null, 队列尝试配对, 一旦配对成功, 按顺序（如果采用非公平策略，则随机唤醒）唤醒挂起的线程, 调用clean方法清除配对节点.