当面试官问Java线程池时,你应该知道些什么?

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。

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