Java线程池和反射
目录
线程池
一、Java构建线程的方法
二、线程池的7个参数
三、线程池的执行流程
四、线程池属性标识
五、线程池的 execute 方法执行
六、Worker的封装
七、线程执行的后续处理
反射
线程池
线程池ThreadPoolExecutor源码剖析
一、Java构建线程的方法
- 实现Runnable
- 继承Thread
- 实现Callable
- 有返回值return，可以抛出异常
- 线程池方式
- 优点：避免频繁创建线程和销毁线程带来的损耗
- Java提供了构建线程池的的方式，用 Executors 可以去创建（但是规范中不允许使用这种方式创建线程池，这种方式对线程的控制力度比较低）
- 推荐手动创建线程池
二、线程池的7个参数
七个参数：
| 参数 | 解释 |
| corePoolSize | 核心线程数 |
| maximumPoolSize | 最大线程数 |
| keepAliveTime | 最大空闲时间 |
| TimeUnit | 时间单位 |
| BlockingQueue |
阻塞队列 |
| ThreadFactory | 线程工厂 |
| RejectedExecutionHandler | 拒绝策略 |
三、线程池的执行流程
为什么要先进阻塞再去尝试创建非核心线程：
eg：饭店（线程池）--- 厨师（线程）---人多先排队（阻塞队列）---招厨师（创建最大线程数）---客满（拒绝策略）
四、线程池属性标识
4.1.核心属性
//是一个int类型的数值，表达了两个意思，1：声明当前线程池的状态，2：声明线程池中的线程数
//高3位：线程池状态 低29位：线程池中的线程个数
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0)); //固定值，29，方便后面做位运算 private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3; //通过位运算得出最大容量 private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1; // 线程池状态 //111 代表线程池为 RUNNING ，代表正常接收任务 private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS; //000 代表线程池为 SHUTDOWN 状态，不接收新任务，但是内部还会处理阻塞队列中的任务，正在进行的任务也正常处理 private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS; //001 代表线程池为 STOP 状态，不接收新任务，也不去处理阻塞队列中的任务，同时会中断正在执行的任务 private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS; //010 代表线程池为 TIDYING 状态，过渡的状态，代表当前线程池即将Game over private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS; //011 代表线程池为 TERMINATED ，凉透了 private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS; // 得到线程池的状态 private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; } // 得到当前线程池的线程数量 private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }
4.2.线程池状态变化
线程池状态变化图
线程池的状态可以通过ThreadPoolExecutor类的getPoolSize()方法，getActiveCount()方法，getCompletedTaskCount()方法和getTaskCount()方法来查询。线程池的状态有以下几种：
1. Running（运行状态）：线程池新建或调用execute()方法后，处于运行状态，能够接收新的任务。
2. Shutdown（关闭状态）：线程池调用shutdown()方法后，线程池的状态会变为Shutdown。此时线程池不再接收新的任务，但会执行已提交的等待任务队列中的任务。
3. Stop（停止状态）：人为调用shutdownNow()方法后，线程池的状态会变为Stop。此时线程池不再接收新的任务，并且会中断正在处理中的任务。
4. Tidying（整理状态）：当线程池处于Shutdown或Stop状态时，如果等待队列中还有未执行的任务，则线程池将执行整理操作，将等待队列中的未执行任务移除，并保存到一个列表中。
5. Terminated（终止状态）：当线程池处于Shutdown状态，并且等待队列中的任务全部执行完毕，或者在Stop状态下，线程池内部的所有线程都已经终止时，线程池进入Terminated状态。
线程池的状态变化如上所述，可以更好地对线程池进行管理和监控。
五、线程池的 execute 方法执行
从execute方法开始
public void execute(Runnable command) {
//健壮性判断
if (command == null)
throw new NullPointerException();
//拿到32位的int
int c = ctl.get();
//获取 工作线程数 < 核心线程数
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
//进到if，代表可以创建核心线程数
if (addWorker(command, true))
//到这结束
return;
//如果if没进去，代表创建核心线程数失败，重新获取ctl 32位的int
c = ctl.get();
}
//判断线程池是不是RUNNING,将任务添加到阻塞队列中的
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
//再次获取ctl
int recheck = ctl.get();
//再次判断是否是RUNNING， 如果不是RUNNING，移除任务
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);//拒绝策略
//如果线程处在 RUNNING 状态，但是工作线程为0
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);//阻塞队列有任务，但是没有工作线程，添加一个任务为空的工作线程处理阻塞队列中的任务
}
//创建非核心线程，处理任务
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);//拒绝策略
}
通过上述源码，掌握了线程池的执行流程，再次查看 addWorker 方法内部做了什么处理。
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
//标记for循环
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
c = ctl.get(); // Re-read ctl
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
}
}
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
w = new Worker(firstTask);
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// Recheck while holding lock.
// Back out on ThreadFactory failure or if
// shut down before lock acquired.
int rs = runStateOf(ctl.get());
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
throw new IllegalThreadStateException();
workers.add(w);
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
if (workerAdded) {
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
六、Worker的封装
七、线程执行的后续处理
反射
什么时反射？
反射允许对成员变量，成员方法和构造方法的信息进行编程访问。
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- 反射(Reflection)
- 在运行状态中，对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法；并且对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能成为 Java 语言的反射机制。
- 深入理解
- 反射使我们在运行时看清一个类的运行情况并使用
- 反射是Java被视为动态或准动态语言的关键特性
- 反射允许程序在运行时加载、探查、使用一个在编译期可能未知的类
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使用反射的步骤：
- 获取想要操作的类的 Class 对象
- 调用Class类中的方法
- 使用反射API来操作这些信息
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Class类常用方法：
- 获取属性
- getFields() -所有可访问的公共字段
- getDeclaredFields() -所有字段
- getField(String name) -返回一个特定的公共字段对象
- 获取方法
- getMethods() -所有公共方法，包括从超类和超接口继承的声明
- getDeclaredMethods() -所有方法，包括公共，保护，默认（包）访问和私有方法，但不包括继承的方法
- getMethod(String name, Class[ ] parameterTypes) -返回一个方法对象
- 获取构造方法
- 获取构造方法
- getConstructor(Class[] parameterTypes) -返回一个构造方法对象
- 通过 Constructor-newInstance(Object[] initargs) 可生成类的实例
- 通过Method-invoke(Object obj,Object[] args),可在具有指定参数的方法对象上调用此方法对象表示的基础方法
- 获取构造方法
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反射优缺点
优点：
- 运行期类型的判断，动态类加载
- 提高了程序的灵活性、扩展性、降低耦合性
- 提高自适应能力，无需提前硬编码目标类
缺点：
- 性能问题
- 安全限制
- 内部暴露
反射应用场景
- 反射机制是目前众多Java框架实现的基础
- JDBC
- Hibernate
- Spring AOP、IoC
- 分布式微服
- 实现项目安装插件功能
- 基于反射，架构师搭建项目框架，自行封装框架，使得项目更加组件化和通用化
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总结
- 什么是反射？
- 关键点：运行状态、动态获取信息、生成类的实例以及动态调用对象 方法
- 反射API（类及方法）
- java.lang.class;
- forName()、newInstance()
- getFields()等、getMethods()等、getConstructor()
- java.lang.reflect.Field;
- getName()
- java.lang.reflect.Method;
- getName()、invoke()
- java.lang.reflect.Constructor;
- newInstancce()
- java.lang.class;
- 实操
- 基于反射获取类信息（构造方法、属性、方法）
- 基于反射生成类的实例
- 基于反射动态调用对象方法