随着CPU核数的越来越多,不可避免的利用多线程技术以充分利用其计算能力。所以,多线程技术是服务端开发人员必须掌握的技术。
线程的创建和销毁,都涉及到系统的调用,比较消耗系统资源,所以就引入了线程池技术,避免线程频繁的创建和销毁。
在Java中有一个 Executors(JUC包下,java.util.concurrent)工具类,可以为我们创建一个线程池。其本质就是 new 了一个 ThreadPoolExecutor 对象。
线程池几乎也是面试必问题,本章结合源码,基于 JDK 1.8.0_231 版本,说说 ThreadPoolExecutor 的工作原理。
一、线程池的创建
先来看一下 ThreadPoolExecutor 类参数最全的构造方法。
- corePoolSize:核心线程数,说白了,就是即便是线程池里没有任何任务,也会有 corePoolSize 个线程在等候着任务。
- maximumPoolSize:最大线程数,不管提交了多少个任务,线程池里最多工作线程数就是 maximumPoolSize。
- keepAliveTime:线程的存活时间。当线程池里的线程数大于 corePoolSize 时,如果在等了 keepAliveTime 时长还没有任务可执行,则线程退出。
- unit:这个是用来指定 keepAliveTime 的单位,例如:TimeUnit.SECONDS,秒。
- workQueue:一个阻塞队列,提交的任务将会被放到这个队列里面。
- threadFactory:线程工厂,用来创建线程,主要是为了给线程起名字,默认工厂的线程名字:pool-1-thread-3。
- handler:拒绝策略。当线程池里的线程被耗尽,且队列里面的任务也满了的时候,会调用。
以上就是创建线程池时用到的所有参数。
二、线程池的执行流程
在这里呢,用一个图来说明线程池的执行流程。
任务提交到线程池,会先判断当前线程数量是否小于 corePoolSize,如果小于,则创建线程来执行提交的任务,否则将任务放入到 workQueue 队列,若 workQueue 满了,则判断当前线程数量是否小于 maximumPoolSize,若小于,则创建线程来执行任务,否则就会调用 handler,以表示线程池拒绝接收任务。
1、看下线程池的 execute() 方法。
- 判断当前活跃线程数是否小于 corePoolSize,如果小于,则调用 addWorker() 方法创建线程执行任务。
- 如果不小于 corePoolSize,则将任务添加到 workQueue 队列。
- 如果放入 workQueue 失败,则创建线程执行任务,如果这时创建线程失败(当前线程数不小于 maximumPoolSize 时),就会调用 reject() 方法(内部调用 handeler)拒绝接受任务。
2、接下来看看 addWorker() 方法的内部实现。
这块代码是在创建非核心线程时,即 core 等于 false。判断当前线程数是否大于等于 maximumPoolSize,如果大于等于则返回 false,即上边(excute方法介绍图)说到的 ③ 中创建失败的情况。
3、再来探究一下 Worker 的内部实现。
在这里,我们可以看到,在创建 Worker 对象的时候,会调用 ThreadFactory 来创建一个线程。上图(addWorker 方法)中的 ② 启动线程就会触发 Worker 中的 run() 方法被线程调用。
4、接下来,跟着 runWorker() 方法,看下其实现逻辑。
线程调用 runWorke() 方法,会 while 循环调用 getTask() 方法从 workQueue 队列里读取任务,然后执行任务。只要 getTask() 方法不返回 null,此线程就不会退出。
5、最后,我们一起来看看 getTask() 方法的逻辑实现。
- 先不用管 allowCoreThreadTimeOut,这个属性的默认值为 false。wc>corePoolSize 则是判断当前线程数是否大于 corePoolSize。
- 如果当前线程数大于 corePoolSize,则会调用 workQueue 的 poll() 方法获取任务,超时时间是 keepAliveTime。如果超过 keepAliveTime 时长,poll() 方法返回了 null,上边提到的 while 循环(getTask方法图)就会退出,线程也就执行完了。
- 如果当前线程数小于 corePoolSize,则会调用 workQueue 的 take() 方法阻塞在当前。