Java面试中,线程池也算是一个高频的问题,其实就JDK源码来看线程池这一块的实现代码应该算是写的清晰易懂的,通过这篇文章,我们就来盘点一下线程池的知识点。
本文基于JDK1.8源码进行分析
首先看下线程池构造函数:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
//忽略赋值与校验逻辑
}
构造参数比较多,一个一个说下:
corePoolSize线程池中的核心线程数
maximumPoolSize线程池中的最大线程数
keepAliveTime线程池中的线程存活时间(准确来说应该是没有任务执行时的回收时间,后面会分析)
unit时间单位
workQueue来不及执行的任务存放的阻塞队列
threadFactory新建woker线程(注意不是我们提交的任务)是进行一些属性设置,比如线程名,优先级等等,有默认实现。
handler 任务拒绝策略,当运行线程数已达到maximumPoolSize,队列也已经装满时会调用该参数拒绝任务,有默认实现。
当我们向线程池提交任务时,通常使用execute方法,接下来就先从该方法开始分析。
在分析execute代码之前,需要先说明下,我们都知道线程池是维护了一批线程来处理用户提交的任务,达到线程复用的目的,线程池维护的这批线程被封装成了Worker。
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
//JDK8的源码中,线程池本身的状态跟worker数量使用同一个变量ctl来维护
int c = ctl.get();
//通过位运算得出当然线程池中的worker数量与构造参数corePoolSize进行比较
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
//如果小于corePoolSize,则直接新增一个worker,并把当然用户提交的任务command作为参数,如果成功则返回。
if (addWorker(command, true))
return;
//如果失败,则获取最新的线程池数据
c = ctl.get();
}
//如果线程池仍在运行,则把任务放到阻塞队列中等待执行。
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
//这里的recheck思路是为了处理并发问题
int recheck = ctl.get();
//当任务成功放入队列时,如果recheck发现线程池已经不再运行了则从队列中把任务删除
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
//删除成功以后,会调用构造参数传入的拒绝策略。
reject(command);
//如果worker的数量为0(此时队列中可能有任务没有执行),则新建一个worker(由于此时新建woker的目的是执行队列中堆积的任务,
//因此入参没有执行任务,详细逻辑后面会详细分析addWorker方法)。
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
//如果前面的新增woker,放入队列都失败,则会继续新增worker,此时线程池的状态是woker数量达到corePoolSize,阻塞队列任务已满
//只能基于maximumPoolSize参数新建woker
else if (!addWorker(command, false))
//如果基于maximumPoolSize新建woker失败,此时是线程池中线程数已达到上限,队列已满,则调用构造参数中传入的拒绝策略
reject(command);
}
源码里我增加了很多注释,需要多读几遍才能完全理解,总结一下用户向线程池提交任务以后,线程池的执行逻辑:
如果当前woker数量小于corePoolSize,则新建一个woker并把当前任务分配给该woker线程,成功则返回。
如果第一步失败,则尝试把任务放入阻塞队列,如果成功则返回。
如果第二步失败,则判断如果当前woker数量小于maximumPoolSize,则新建一个woker并把当前任务分配给该woker线程,成功则返回。
如果第三步失败,则调用拒绝策略处理该任务。
从execute的源码可以看出addWorker方法是重中之重,马上来看下它的实现。
addWorker方法:
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
//这里有一段基于CAS+死循环实现的关于线程池状态,线程数量的校验与更新逻辑就先忽略了,重点看主流程。
//...
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
//把指定任务作为参数新建一个worker线程
w = new Worker(firstTask);
//这里是重点,咋一看,一定以为w.thread就是我们传入的firstTask
//其实是通过线程池构造函数参数threadFactory生成的woker对象
//也就是说这个变量t就是代表woker线程。绝对不是用户提交的线程任务firstTask!!!
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
//加锁之后仍旧是判断线程池状态等一些校验逻辑。
int rs = runStateOf(ctl.get());
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
if (t.isAlive())
throw new IllegalThreadStateException();
//把新建的woker线程放入集合保存,这里使用的是HashSet
workers.add(w);
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
if (workerAdded) {
//然后启动woker线程
//这里再强调一遍上面说的逻辑,该变量t代表woker线程,也就是会调用woker的run方法
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted)
//如果woker启动失败,则进行一些善后工作,比如说修改当前woker数量等等
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
addWorker方法主要做的工作就是新建一个Woker线程,加入到woker集合中,然后启动该线程,那么接下来的重点就是Woker类的run方法了。