ThreadPoolExecutor解读

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线程池状态

构造方法 

newFixedThreadPool

newCachedThreadPool

newSingleThreadExecutor 

 提交任务

关闭线程池

其它方法

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 线程池状态

ThreadPoolExecutor 使用 int 的高 3 位来表示线程池状态，低 29 位表示线程数量

状态名	高 3 位	接收新任务	处理阻塞队列任务	说明
RUNNING	111	Y	Y
SHUTDOWN	000	Y	Y	不会接收新任务，但会处理阻塞队列剩余任务
STOP	001	N	N	会中断正在执行的任务，并抛弃阻塞队列任务
TIDYING	010	-	-	任务全部执行完毕，活动线程为0即将进入终结
TERMINATED	011	-	-	终结状态

从数字上比较，TERMINATED > TIDYING > STOP > SHUTDOWN > RUNNING（最高位是1 ，表示负数）。

这些信息存储在一个原子变量 ctl 中，目的是将线程池状态与线程个数合二为一，这样就可以用一次 cas 原子操作 进行赋值

// c 为旧值， ctlOf 返回结果为新值
ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))));

// rs 为高 3 位代表线程池状态， wc 为低 29 位代表线程个数，ctl 是合并它们
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

构造方法 

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

corePoolSize 核心线程数目 (最多保留的线程数) maximumPoolSize 最大线程数目

keepAliveTime 生存时间 - 针对救急线程

unit 时间单位 - 针对救急线程

workQueue 阻塞队列

threadFactory 线程工厂 - 可以为线程创建时起个好名字

handler 拒绝策略

工作方式：

来了五个任务，核心线程为2，最大线程为3，阻塞队列大小为2

• 线程池中刚开始没有线程，当一个任务提交给线程池后，线程池会创建一个新线程来执行任务。
• 当线程数达到 corePoolSize 并没有线程空闲，这时再加入任务，新加的任务会被加入workQueue 队列排 队，直到有空闲的线程。
• 如果队列选择了有界队列，那么任务超过了队列大小时，会创建 maximumPoolSize - corePoolSize 数目的线 程来救急。
• 如果线程到达 maximumPoolSize 仍然有新任务这时会执行拒绝策略。拒绝策略 jdk 提供了 4 种实现，其它 著名框架也提供了实现

AbortPolicy 让调用者抛出 RejectedExecutionException 异常，这是默认策略

CallerRunsPolicy 让调用者运行任务

DiscardPolicy 放弃本次任务

DiscardOldestPolicy 放弃队列中最早的任务，本任务取而代之

Dubbo 的实现，在抛出 RejectedExecutionException 异常之前会记录日志，并 dump 线程栈信息，方 便定位问题

Netty 的实现，是创建一个新线程来执行任务

ActiveMQ 的实现，带超时等待（60s）尝试放入队列，类似我们之前自定义的拒绝策略

PinPoint 的实现，它使用了一个拒绝策略链，会逐一尝试策略链中每种拒绝策略

•  当高峰过去后，超过corePoolSize 的救急线程如果一段时间没有任务做，需要结束节省资源，这个时间由keepAliveTime 和 unit 来控制。

 根据这个构造方法，JDK Executors 类中提供了众多工厂方法来创建各种用途的线程池

newFixedThreadPool

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

特点

• 核心线程数 == 最大线程数（没有救急线程被创建），因此也无需超时时间
• 阻塞队列是无界的，可以放任意数量的任务

评价 适用于任务量已知，相对耗时的任务

newCachedThreadPool

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

特点

核心线程数是 0， 最大线程数是 Integer.MAX_VALUE，救急线程的空闲生存时间是 60s，意味着

• 全部都是救急线程（60s 后可以回收）
• 救急线程可以无限创建

队列采用了 SynchronousQueue 实现特点是，它没有容量，没有线程来取是放不进去的（一手交钱、一手交 货） 

        SynchronousQueue integers = new SynchronousQueue<>();

        new Thread(() -> {
            try {
                log.debug("putting {} ", 1);
                integers.put(1);
                log.debug("{} putted...", 1);

                log.debug("putting...{} ", 2);
                integers.put(2);
                log.debug("{} putted...", 2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "t1").start();
        
        sleep(1);
        
        new Thread(() -> {
            try {
                log.debug("taking {}", 1);
                integers.take();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "t2").start();
        sleep(1);
        new Thread(() -> {
            try {
                log.debug("taking {}", 2);
                integers.take();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "t3").start();

    }

11:48:15.500 c.TestSynchronousQueue [t1] - putting 1 11:48:16.500 c.TestSynchronousQueue [t2] - taking 1

11:48:16.500 c.TestSynchronousQueue [t1] - 1 putted...

11:48:16.500 c.TestSynchronousQueue [t1] - putting...2

11:48:17.502 c.TestSynchronousQueue [t3] - taking 2

11:48:17.503 c.TestSynchronousQueue [t1] - 2 putted.. 

评价 整个线程池表现为线程数会根据任务量不断增长，没有上限，当任务执行完毕，空闲 1分钟后释放线 程。 适合任务数比较密集，但每个任务执行时间较短的情况

newSingleThreadExecutor 

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

 使用场景： 希望多个任务排队执行。线程数固定为 1，任务数多于 1 时，会放入无界队列排队。任务执行完毕，这唯一的线程 也不会被释放。

区别：

• 自己创建一个单线程串行执行任务，如果任务执行失败而终止那么没有任何补救措施，而线程池还会新建一 个线程，保证池的正常工作
• Executors.newSingleThreadExecutor() 线程个数始终为1，不能修改
• FinalizableDelegatedExecutorService 应用的是装饰器模式，只对外暴露了 ExecutorService 接口，因 此不能调用 ThreadPoolExecutor 中特有的方法
• Executors.newFixedThreadPool(1) 初始时为1，以后还可以修改 对外暴露的是 ThreadPoolExecutor 对象，可以强转后调用 setCorePoolSize 等方法进行修改

 提交任务

// 执行任务

void execute(Runnable command);
 

// 提交任务 task，用返回值 Future 获得任务执行结果

 Future submit(Callable task);
 

// 提交 tasks 中所有任务

 List> invokeAll(Collection> tasks)
 throws InterruptedException;
 

// 提交 tasks 中所有任务，带超时时间

 List> invokeAll(Collection> tasks,
 long timeout, TimeUnit unit)
 throws InterruptedException;
 

// 提交 tasks 中所有任务，哪个任务先成功执行完毕，返回此任务执行结果，其它任务取消

 T invokeAny(Collection> tasks)
 throws InterruptedException, ExecutionException;

// 提交 tasks 中所有任务，哪个任务先成功执行完毕，返回此任务执行结果，其它任务取消，带超时时间

 T invokeAny(Collection> tasks,
 long timeout, TimeUnit unit)
 throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

关闭线程池

shutdown

/*
线程池状态变为 SHUTDOWN
 - 不会接收新任务
 - 但已提交任务会执行完
 - 此方法不会阻塞调用线程的执行
*/

void shutdown();

shutdownNow 

/*
线程池状态变为 STOP
 - 不会接收新任务
 - 会将队列中的任务返回
 - 并用 interrupt 的方式中断正在执行的任务
*/

List shutdownNow();

其它方法

// 不在 RUNNING 状态的线程池，此方法就返回 true
boolean isShutdown();
 

// 线程池状态是否是 TERMINATED
boolean isTerminated();
 

// 调用 shutdown 后，由于调用线程并不会等待所有任务运行结束，
//因此如果它想在线程池 TERMINATED 后做些事情，可以利用此方法等待
boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;