多线程之线程池newFixedThreadPool（二）

在上一章中我们概述了一下线程池，这一章我们看一下创建newFixedThreadPool的源码。例子还是我们在上一章中写的那个例子。

创建newFixedThreadPool的方法：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
threadFactory);
}

上面这两个方法是创建固定数量的线程池的两种方法，两者的区别是：第二种创建方法多了一个线程工厂的方法。我们继续看ThreadPoolExecutor这个类中的构造函数：

ThreadPoolExecutor的构造函数：

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,
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;
}

ThreadPollExecutor中的所有的构造函数最终都会调用上面这个构造函数，接下来我们来分析一下这些参数的含义：

corePoolSize：

线程池启动后，在池中保持的线程的最小数量。需要说明的是线程数量是逐步到达corePoolSize值的。例如corePoolSize被设置为10，而任务数量只有5，则线程池中最多会启动5个线程，而不是一次性地启动10个线程。

maxinumPoolSize：

线程池中能容纳的最大线程数量，如果超出，则使用RejectedExecutionHandler拒绝策略处理。

keepAliveTime：

线程的最大生命周期。这里的生命周期有两个约束条件：一：该参数针对的是超过corePoolSize数量的线程；二：处于非运行状态的线程。举个例子：如果corePoolSize（最小线程数）为10，maxinumPoolSize（最大线程数）为20，而此时线程池中有15个线程在运行，过了一段时间后，其中有3个线程处于等待状态的时间超过keepAliveTime指定的时间，则结束这3个线程，此时线程池中则还有12个线程正在运行。

unit：

这是keepAliveTime的时间单位，可以是纳秒，毫秒，秒，分钟等。

workQueue：

任务队列。当线程池中的线程都处于运行状态，而此时任务数量继续增加，则需要一个容器来容纳这些任务，这就是任务队列。这个任务队列是一个阻塞式的单端队列。

threadFactory：

定义如何启动一个线程，可以设置线程的名称，并且可以确定是否是后台线程等。

handler：

拒绝任务处理器。由于超出线程数量和队列容量而对继续增加的任务进行处理的程序。
OK，ThreadPoolExecutor中的主要参数介绍完了。我们再说一下线程的管理过程：首先创建一个线程池，然后根据任务的数量逐步将线程增大到corePoolSize，如果此时仍有任务增加，则放置到workQueue中，直到workQueue爆满为止，然后继续增加池中的线程数量（增强处理能力），最终达到maxinumPoolSize。那如果此时还有任务要增加进来呢？这就需要handler来处理了，或者丢弃新任务，或者拒绝新任务，或者挤占已有的任务。在任务队列和线程池都饱和的情况下，一旦有线程处于等待（任务处理完毕，没有新任务）状态的时间超过keepAliveTime，则该线程终止，也就是说池中的线程数量会逐渐降低，直至为corePoolSize数量为止。在《编写高质量代码
改善Java程序的151个建议》这本书里举的这个例子很形象：





OK，接下来我们来看一下怎么往任务队里中放入线程任务：在java.util.concurrent.AbstractExecutorService这个类的submit方法

submit方法

public Future<?> submit(Runnable task) {
if (task == null) throw new NullPointerException();
RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
execute(ftask);//执行任务
return ftask;
}

/**
* @throws RejectedExecutionException {@inheritDoc}
* @throws NullPointerException       {@inheritDoc}
*/
public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {
if (task == null) throw new NullPointerException();
RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task, result);
execute(ftask);//执行任务
return ftask;
}

/**
* @throws RejectedExecutionException {@inheritDoc}
* @throws NullPointerException       {@inheritDoc}
*/
public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
if (task == null) throw new NullPointerException();
RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
execute(ftask);//执行任务
return ftask;
}

这是三个重载方法，分别对应Runnable、带结果的Runnable接口和Callable回调函数。其中的newTaskFor也是一个重载的方法，它通过层层的包装，把Runnable接口包装成了适配RunnableFuture的实现类，底层实现如下：

public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
this.callable = Executors.callable(runnable, result);
this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}

public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) {
if (task == null)
throw new NullPointerException();
return new RunnableAdapter<T>(task, result);
}

static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {
final Runnable task;
final T result;
RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
this.task = task;
this.result = result;
}
public T call() {
task.run();
return result;
}
}

在submit中最重要的是execute这个方法，这个方法也是我们分析的重点

execute方法：

public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
int c = ctl.get();
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {//
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}

在这个方法中分为三部分
1、如果少于corePoolSize数量的线程在运行，则启动一个新的线程并把传进来的Runnable做为第一个任务。然后会检查线程的运行状态和worker的数量，阻止不符合要求的任务添加到线程中
2、如果一个任务成功的放入到了队列中，我们仍然需要二次检查我们是否应该添加线程或者停止。因此我们重新检查线程状态，是否需要回滚队列，或者是停止或者是启动一个新的线程
3、如果我们不能添加队列任务了，但是仍然在往队列中添加任务，如果添加失败的话,用拒绝策略来处理。
这里最主要的是addWorker这个方法：

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);
}

我们在这个方法里创建一个线程，注意这个线程不是我们的任务线程，而是经过包装的Worker线程。所以这里的run方法是Worker这个类中的run方法。execute方法是通过Worker类启动的一个工作线程，执行的是我们的第一个任务，然后该线程通过getTask方法从任务队列总获取任务，之后再继续执行。这个任务队列是一个BlockingQueue，是一个阻塞式的，也就是说如果该队列元素为0，则保持等待状态。直到有任务进入为止。