Java并發編程:Java線程池核心ThreadPoolExecutor的使用和原理分析

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引出線程池

線程是并發編程的基礎,前面的文章里,我們的實例基本都是基于線程開發作為實例,并且都是使用的時候就創建一個線程。這種方式比較簡單,但是存在一個問題,那就是線程的數量問題。

假設有一個系統比較復雜,需要的線程數很多,如果都是采用這種方式來創建線程的話,那么就會極大的消耗系統資源。首先是因為線程本身的創建和銷毀需要時間,如果每個小任務都創建一個線程,那么就會大大降低系統的效率。其次是線程本身也是占用內存空間的,大量的線程運行會搶占內存資源,處理不當很可能會內存溢出,這顯然不是我們想看到的。

那么有什么辦法解決呢?有一個好的思路就是對線程進行復用,因為所有的線程并不都是同一時間一起運行的,有些線程在某個時刻可能是空閑狀態,如果這部分空閑線程能有效利用起來,那么就能讓線程的運行被充分的利用,這樣就不需要創建那么多的線程了。我們可以把特定數量的線程放在一個容器里,需要使用線程時,從容器里拿出空閑線程使用,線程工作完后不急著關閉,而是退回到線程池等待使用。這樣的容器一般被稱為線程池。用線程池來管理線程是非常有效的方法,用一張圖片可以簡單的展示出線程池的管理流程:


線程池.png

Executor框架

Java中也有一套框架來控制管理線程,那就是Executor框架。Executor框架是JDK1.5之后才引入的,位于java.util.cocurrent 包下,可以通過該框架來控制線程的啟動、執行和關閉,從而簡化并發編程的操作,這是它的核心成員類圖:


Executor框架.png

Executor:最上層的接口,定義了一個基本方法execute,接受一個Runnable參數,用來替代通常創建或啟動線程的方法。

ExecutorService:繼承自Executor接口,提供了處理多線程的方法。

ScheduledExecutorService:定時調度接口,繼承自ExecutorService。

AbstractExecutorService:執行框架的抽象類。

ThreadPoolExecutor:線程池中最核心的一個類,提供了線程池操作的基本方法。

Executors:線程池工廠類,可用于創建一系列有特定功能的線程池。

ThreadPoolExecutor詳解

以上Executor框架中的基本成員,其中最核心的的成員無疑就是ThreadPoolExecutor,想了解Java中線程池的運行機制,就必須先了解這個類,而最好的了解方式無疑就是看源碼。

構造函數

打開ThreadPoolExecutor的源碼,發現類中提供了四個構造方法

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             threadFactory, defaultHandler);
}
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                            int maximumPoolSize,
                            long keepAliveTime,
                            TimeUnit unit,
                            BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                            RejectedExecutionHandler handler) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
            Executors.defaultThreadFactory(), handler);
}
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

可以看出,ThreadPoolExecutor的構造函數中的參數還是比較多的,并且最核心的是第四個構造函數,其中完成了底層的初始化工作。

下面解釋一下構造函數參數的含義:

  • corePoolSize:線程池的基本大小。當提交一個任務到線程池后,線程池會創建一個線程執行任務,重復這種操作,直到線程池中的數目達到corePoolSize后不再創建新線程,而是把任務放到緩存隊列中。
  • maximumPoolSize:線程池允許創建的最大線程數。
  • workQueue:阻塞隊列,用于存儲等待執行的任務,并且只能存儲調用execute 方法提交的任務。常用的有三種隊列,SynchronousQueue,LinkedBlockingDeque,ArrayBlockingQueue。
  • keepAliveTime:線程池中線程的最大空閑時間,這種情況一般是線程數目大于任務的數量導致。
  • unit:keepAliveTime的時間單位,TimeUnit是一個枚舉類型,位于java.util.concurrent包下。
  • threadFactory:線程工廠,用于創建線程。
  • handler:拒絕策略,當任務太多來不及處理時所采用的處理策略。

重要的變量

看完了構造函數,我們來看下ThreadPoolExecutor類中幾個重要的成員變量:

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;

// runState is stored in the high-order bits
private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;

// Packing and unpacking ctl
private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }
private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

ctl:控制線程運行狀態的一個字段。同時,根據下面的幾個方法runStateOf,workerCountOfctlOf可以看出,該字段還包含了兩部分的信息:線程池的運行狀態 (runState) 和線程池內有效線程的數量 (workerCount),并且使用的是Integar類型,高3位保存runState,低29位保存workerCount。

COUNT_BITS:值為29的常量,在字段CAPACITY被引用計算。

CAPACITY:表示有效線程數量(workerCount)的上限,大小為 (1<<29) - 1。

下面5個變量表示的是線程的運行狀態,分別是:

  • RUNNING :接受新提交的任務,并且能處理阻塞隊列中的任務;
  • SHUTDOWN:不接受新的任務,但會執行隊列中的任務。
  • STOP:不接受新任務,也不處理隊列中的任務,同時中斷正在處理任務的線程。
  • TIDYING:如果所有的任務都已終止了,workerCount (有效線程數) 為0,線程池進入該狀態后會調用 terminated() 方法進入TERMINATED 狀態。
  • TERMINATED:terminated( ) 方法執行完畢。

用一個狀態轉換圖表示大概如下 (圖片來源于https://www.cnblogs.com/liuzhihu/p/8177371.html):

threadpool-status.png

構造函數和基本參數都了解后,接下來就是對類中重要方法的研究了。

線程池執行流程

execute方法

ThreadPoolExecutor類的核心調度方法是execute(),通過調用這個方法可以向線程池提交一個任務,交由線程池去執行。而ThreadPoolExecutor的工作邏輯也可以藉由這個方法來一步步理清。這是方法的源碼:

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    //獲取ctl的值,前面說了,該值記錄著runState和workerCount
    int c = ctl.get();
    /*
     * 調用workerCountOf得到當前活動的線程數;
     * 當前活動線程數小于corePoolSize,新建一個線程放入線程池中;
     * addWorker(): 把任務添加到該線程中。
     */
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true))
            return;
        //如果上面的添加線程操作失敗,重新獲取ctl值
        c = ctl.get();
    }
    //如果當前線程池是運行狀態,并且往工作隊列中添加該任務
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
        /*
         * 如果當前線程不是運行狀態,把任務從隊列中移除
         * 調用reject(內部調用handler)拒絕接受任務  
         */
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        //獲取線程池中的有效線程數,如果為0,則執行addWorker創建一個新線程
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
    }
    /*
     * 如果執行到這里,有兩種情況:
     * 1. 線程池已經不是RUNNING狀態;
     * 2. 線程池是RUNNING狀態,但workerCount >= corePoolSize并且workQueue已滿。
     * 這時,再次調用addWorker方法,但第二個參數傳入為false,將線程池的有限線程數量的上限設置為maximumPoolSize;
     * 如果失敗則拒絕該任務
     */
    else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}

簡單概括一下代碼的邏輯,大概是這樣:

1、判斷當前運行中的線程數是否小于corePoolSize,是的話則調用addWorker創建線程執行任務。

2、不滿足1的條件,就把任務放入工作隊列workQueue中。

3、如果任務成功加入workQueue,判斷線程池是否是運行狀態,不是的話先把任務移出工作隊列,并調用reject方法,使用拒絕策略拒絕該任務。線程如果是非運行中,調用addWorker創建一個新線程。

4、如果放入workQueue失敗 (隊列已滿),則調用addWorker創建線程執行任務,如果這時創建線程失敗 (addWorker傳進去的第二個參數值是false,說明這種情況是當前線程數不小于maximumPoolSize),就會調用reject(內部調用handler)拒絕接受任務。

整個執行流程用一張圖片表示大致如下:


企業微信截圖_15459010333050.png

以上就是execute方法的大概邏輯,接下來看看addWorker的方法實現。

addWorker方法

源碼如下:

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
    retry:
    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        int rs = runStateOf(c);

        /**線程池狀態不為SHUTDOWN時
        * 判斷隊列或者任務是否為空,是的話返回false
        */.
        if (rs >= SHUTDOWN &&
            ! (rs == SHUTDOWN &&
               firstTask == null &&
               ! workQueue.isEmpty()))
            return false;

        for (;;) {
            int wc = workerCountOf(c);
            /*  這里可以看出core參數決定著活動線程數的大小比較對象
            *   core為true表示與 corePoolSize大小進行比較
            *   core為false表示與 maximumPoolSize大小進行比較
            *   當前活動線程數大于比較對象就返回false
            */
            if (wc >= CAPACITY ||
                wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                return false;
            // 嘗試增加workerCount,如果成功,則跳出第一個for循環
            if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                break retry;
            // 如果增加workerCount失敗,則重新獲取ctl的值
            c = ctl.get();  // Re-read ctl
            // 如果當前的運行狀態不等于rs,說明狀態已被改變,返回第一個for循環繼續執行
            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 {
        //創建一個worker對象w
        w = new Worker(firstTask);
        //實例化w的線程t
        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是一個HashSet,保存著任務的worker對象
                    workers.add(w);
                    int s = workers.size();
                    if (s > largestPoolSize)
                        largestPoolSize = s;
                    workerAdded = true;
                }
            } finally {
                mainLock.unlock();
            }
            if (workerAdded) {
                //啟動線程
                t.start();
                workerStarted = true;
            }
        }
    } finally {
        if (! workerStarted)
            addWorkerFailed(w);
    }
    return workerStarted;
}

從代碼中可以看出,addWorker方法的主要工作是在線程池中創建一個新的線程并執行,其中firstTask參數指定的是新線程需要執行的第一個任務,core參數決定于活動線程數的比較對象是corePoolSize還是maximumPoolSize。根據傳進來的參數首先對線程池和隊列的狀態進行判斷,滿足條件就新建一個Worker對象,并實例化該對象的線程,最后啟動線程。

Worker類

根據addWorker源碼中的邏輯,我們可以發現,線程池中的每一個線程其實都是對應的Worker對象在維護的,所以我們有必要對Worker類一探究竟,先看一下類的源碼:

private final class Worker
    extends AbstractQueuedSynchronizer
    implements Runnable
{
    /**
     * This class will never be serialized, but we provide a
     * serialVersionUID to suppress a javac warning.
     */
    private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;

    /** Thread this worker is running in.  Null if factory fails. */
    final Thread thread;
    /** Initial task to run.  Possibly null. */
    Runnable firstTask;
    /** Per-thread task counter */
    volatile long completedTasks;

    /**
     * Creates with given first task and thread from ThreadFactory.
     * @param firstTask the first task (null if none)
     */
    Worker(Runnable firstTask) {
        setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
        this.firstTask = firstTask;
        this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
    }

    /** Delegates main run loop to outer runWorker  */
    public void run() {
        runWorker(this);
    }

    // Lock methods
    //
    // The value 0 represents the unlocked state.
    // The value 1 represents the locked state.

    protected boolean isHeldExclusively() {
        return getState() != 0;
    }

    protected boolean tryAcquire(int unused) {
        if (compareAndSetState(0, 1)) {
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            return true;
        }
        return false;
    }

    protected boolean tryRelease(int unused) {
        setExclusiveOwnerThread(null);
        setState(0);
        return true;
    }

    public void lock()        { acquire(1); }
    public boolean tryLock()  { return tryAcquire(1); }
    public void unlock()      { release(1); }
    public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); }

    void interruptIfStarted() {
        Thread t;
        if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
            try {
                t.interrupt();
            } catch (SecurityException ignore) {
            }
        }
    }
}

從Worker類的構造函數可以看出,當實例化一個Worker對象時,Worker對象會把傳進來的Runnable參數firstTask賦值給自己的同名屬性,并且用線程工廠也就是當前的ThreadFactory來新建一個線程。

同時,因為Worker實現了Runnable接口,所以當Worker類中的線程啟動時,調用的其實是run()方法。run方法中調用的是runWorker方法,我們來看下它的具體實現:

final void runWorker(Worker w) {
    Thread wt = Thread.currentThread();
    //獲取第一個任務
    Runnable task = w.firstTask;
    w.firstTask = null;
    //允許中斷
    w.unlock(); // allow interrupts
    //是否因為異常退出循環的標志,processWorkerExit方法會對該參數做判斷
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        //判斷task是否為null,是的話通過getTask()從隊列中獲取任務
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            w.lock();
            // If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
            // if not, ensure thread is not interrupted.  This
            // requires a recheck in second case to deal with
            // shutdownNow race while clearing interrupt
            /* 這里的判斷主要邏輯是這樣:
             * 如果線程池正在停止,那么就確保當前線程是中斷狀態;
             * 如果不是的話,就要保證不是中斷狀態
             */
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                 (Thread.interrupted() &&
                  runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                !wt.isInterrupted())
                wt.interrupt();
            try {
                //用于記錄任務執行前需要做哪些事,屬于ThreadPoolExecutor類中的方法,                //是空的,需要子類具體實現
                beforeExecute(wt, task);
                Throwable thrown = null;
                try {
                    //執行任務
                    task.run();
                } catch (RuntimeException x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Error x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Throwable x) {
                    thrown = x; throw new Error(x);
                } finally {
                    afterExecute(task, thrown);
                }
            } finally {
                task = null;
                w.completedTasks++;
                w.unlock();
            }
        }
        completedAbruptly = false;
    } finally {     
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

總結一下runWorker方法的運行邏輯:

1、通過while循環不斷地通過getTask()方法從隊列中獲取任務;

2、如果線程池正在停止狀態,確保當前的線程是中斷狀態,否則確保當前線程不中斷;

3、調用task的run()方法執行任務,執行完畢后需要置為null;

4、循環調用getTask()取不到任務了,跳出循環,執行processWorkerExit()方法。

過完runWorker()的運行流程,我們來看下getTask()是怎么實現的。

getTask方法

getTask()方法的作用是從隊列中獲取任務,下面是該方法的源碼:

private Runnable getTask() {
    //記錄上次從隊列獲取任務是否超時
    boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?

    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        int rs = runStateOf(c);

        // Check if queue empty only if necessary.
        if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
            //將workerCount減1
            decrementWorkerCount();
            return null;
        }

        int wc = workerCountOf(c);

        // Are workers subject to culling?
        /*  timed變量用于判斷線程的操作是否需要進行超時判斷
         *  allowCoreThreadTimeOut不管它,默認是false
         *  wc > corePoolSize,當前線程是如果大于核心線程數corePoolSize
         */
        boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
        
        if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
            && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
            if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                return null;
            continue;
        }

        try {
            /* 根據timed變量判斷,如果為true,調用workQueue的poll方法獲取任務,
             * 如果在keepAliveTime時間內沒有獲取到任務,則返回null;
             * timed為false的話,就調用workQueue的take方法阻塞隊列,            
             * 直到隊列中有任務可取。
             */
            Runnable r = timed ?
                workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                workQueue.take();
            if (r != null)
                return r;
            //r為null,說明time為true,超時了,把timedOut也設置為true
            timedOut = true;
        } catch (InterruptedException retry) {
            //發生異常,把timedOut也設置為false,重新跑循環
            timedOut = false;
        }
    }
}

getTask的代碼看上去比較簡單,但其實內有乾坤,我們來重點分析一下兩個if判斷的邏輯:

1、當進入getTask方法后,先判斷當前線程池狀態,如果線程池狀態rs >= SHUTDOWN,再進行以下判斷:

1)rs 的狀態是否大于STOP;2)隊列是否為空;

滿足以上條件其中之一,就將workerCount減1并返回null,也就是表示隊列中不再有任務。因為線程池的狀態值是SHUTDOWN以上時,隊列中不再允許添加新任務,所以上面兩個條件滿足一個都說明隊列中的任務都取完了。

2、進入第二個if判斷,這里的邏輯有點繞,但作用比較重要,是為了控制線程池的有效線程數量,我們來具體解析下代碼:

wc > maximumPoolSize:判斷當前線程數是否大于maximumPoolSize,這種情況一般很少發生,除非是maximumPoolSize的大小在該程序執行的同時被進行設置,比如調用ThreadPoolExecutor中的setMaximumPoolSize方法。

timed && timedOut:如果為true,表示當前的操作需要進行超時判斷,并且上次從隊列獲取任務已經超時。

wc > 1 || workQueue.isEmpty():如果工作線程大于1,或者阻塞隊列是空的。

compareAndDecrementWorkerCount:比較并將線程池中的workerCount減1

在上文中,我們解析execute方法的邏輯時了解到,如果當前線程池的線程數量超過了corePoolSize且小于maximumPoolSize,并且workQueue已滿時,仍然可以增加工作線程。

但調用getTask()取任務的過程中,如果超時沒有獲取到任務,也就是timedOut為true的情況,說明workQueue已經為空了,也就說明了當前線程池中不需要那么多線程來執行任務了,可以把多于corePoolSize數量的線程銷毀掉,也就是不斷的讓任務被取出,讓線程數量保持在corePoolSize即可,直到getTask方法返回null。

而當getTask方法返回null后,runWorker方法中就會因為取不到任務而執行processWorkerExit()方法。

processWorkerExit方法

processWorkerExit方法的作用主要是對worker對象的移除,下面是方法的源碼:

private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
    //是異常退出的話,執行程序將workerCount數量減1
    if (completedAbruptly) // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
        decrementWorkerCount();

    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        completedTaskCount += w.completedTasks;
        // 從workers的集合中移除worker對象,也就表示著從線程池中移除了一個工作線程
        workers.remove(w);
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }

    tryTerminate();

    int c = ctl.get();
    if (runStateLessThan(c, STOP)) {
        if (!completedAbruptly) {
            int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
            if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
                min = 1;
            if (workerCountOf(c) >= min)
                return; // replacement not needed
        }
        addWorker(null, false);
    }
}

至此,從executor方法開始的整個運行過程就完畢了,總結一下該流程:

執行executor --> 新建Worker對象,并實例化線程 --> 調用runWorker方法,通過getTask()獲取任務,并執行run方法 --> getTask()方法中不斷向隊列取任務,并將workerCount數量減1,直至返回null --> 調用processWorkerExit清除worker對象。

用一張流程圖表示如下所示 (圖片來源于https://www.cnblogs.com/liuzhihu/p/8177371.html):

threadpool-lifecycle.png

任務隊列workQueue

前面我們多次提到了workQueue,這是一個任務隊列,用來存放等待執行的任務,它是BlockingQueue<Runnable>類型的對象,而在ThreadPoolExecutor的源碼注釋中,詳細介紹了三種常用的Queue類型,分別是:

  • SynchronousQueue:直接提交的隊列。這個隊列沒有容量,當接收到任務的時候,會直接提交給線程處理,而不保留它。如果沒有空閑的線程,就新建一個線程來處理這個任務!如果線程數量達到最大值,就會執行拒絕策略。所以,使用這個類型隊列的時候,一般都是將maximumPoolSize一般指定成Integer.MAX_VALUE,避免容易被拒絕。

  • ArrayBlockingQueue:有界的任務隊列。需要給定一個參數來限制隊列的長度,接收到任務的時候,如果沒有達到corePoolSize的值,則新建線程 (核心線程) 執行任務,如果達到了,則將任務放入等待隊列。如果隊列已滿,則在總線程數不到maximumPoolSize的前提下新建線程執行任務,若大于maximumPoolSize,則執行拒絕策略。

  • LinkedBlockingQueue:無界的任務隊列。該隊列沒有任務數量的限制,所以任務可以一直入隊,知道耗盡系統資源。當接收任務,如果當前線程數小于corePoolSize,則新建線程處理任務;如果當前線程數等于corePoolSize,則進入隊列等待。

任務拒絕策略

當線程池的任務隊列已滿并且線程數目達到maximumPoolSize時,對于新加的任務一般會采取拒絕策略,通常有以下四種策略:

  1. AbortPolicy:直接拋出異常,這是默認策略;
  2. CallerRunsPolicy:用調用者所在的線程來執行任務;
  3. DiscardOldestPolicy:丟棄阻塞隊列中靠最前的任務,并執行當前任務;
  4. DiscardPolicy:直接丟棄任務;

線程池的關閉

ThreadPoolExecutor提供了兩個方法,用于線程池的關閉,分別是shutdown()和shutdownNow():

public void shutdown() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        checkShutdownAccess();
        advanceRunState(SHUTDOWN);
        interruptIdleWorkers();
        onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    tryTerminate();
}
public List<Runnable> shutdownNow() {
        List<Runnable> tasks;
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            checkShutdownAccess();
            advanceRunState(STOP);
            interruptWorkers();
            tasks = drainQueue();
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        tryTerminate();
        return tasks;
    }

代碼邏輯就不一一進行解析了,總結一下兩個方法的特點就是:

  • shutdown():不會立即終止線程池,而是要等所有任務緩存隊列中的任務都執行完后才終止,但再也不會接受新的任務
  • shutdownNow():立即終止線程池,并嘗試打斷正在執行的任務,并且清空任務緩存隊列,返回尚未執行的任務

ThreadPoolExecutor創建線程池實例

ThreadPoolExecutor的運行機制講完了,接下來展示一下如何用ThreadPoolExecutor創建線程池實例,具體代碼如下:

public static void main(String[] args) {
    ExecutorService service = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 300, TimeUnit.MILLISECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));
    //用lambda表達式編寫方法體中的邏輯
    Runnable run = () -> {
        try {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在執行");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    };
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        service.execute(run);
    }
    //這里一定要做關閉
    service.shutdown();
}

上面的代碼中,我們創建的ThreadPoolExecutor線程池的核心線程數為5個,所以,當調用線程池執行任務時,同時運行的線程最多也是5個,執行main方法,輸出結果如下:

pool-1-thread-3正在執行
pool-1-thread-1正在執行
pool-1-thread-4正在執行
pool-1-thread-5正在執行
pool-1-thread-3正在執行
pool-1-thread-2正在執行
pool-1-thread-1正在執行
pool-1-thread-4正在執行
pool-1-thread-5正在執行

看到出來,線程池確實只有5個線程在工作,也就是真正的實現了線程的復用,說明我們的ThreadPoolExecutor實例是有效的。

參考:

https://www.cnblogs.com/liuzhihu/p/8177371.html

https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3932921.html

《實戰Java:高并發程序設計》

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