线程池工作原理
2018-03-21 11:30
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线程池的优点
1、线程是稀缺资源，使用线程池可以减少创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以重复使用。2、可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线程的数量，防止因为消耗过多内存导致服务器崩溃。线程池的创建
1 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, 2 int maximumPoolSize, 3 long keepAliveTime, 4 TimeUnit unit, 5 BlockingQueue<Runnable> workQueue, 6 RejectedExecutionHandler handler)corePoolSize：线程池核心线程数量maximumPoolSize:线程池最大线程数量keepAliverTime：当活跃线程数大于核心线程数时，空闲的多余线程最大存活时间unit：存活时间的单位workQueue：存放任务的队列handler：超出线程范围和队列容量的任务的处理程序
线程池的实现原理
提交一个任务到线程池中，线程池的处理流程如下：1、判断线程池里的核心线程是否都在执行任务，如果不是（核心线程空闲或者还有核心线程没有被创建）则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程都在执行任务，则进入下个流程。2、线程池判断工作队列是否已满，如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。3、判断线程池里的线程是否都处于工作状态，如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。
线程池的源码解读
1、ThreadPoolExecutor的execute()方法1 public void execute(Runnable command) {
2 if (command == null)
3 throw new NullPointerException();
//如果线程数大于等于基本线程数或者线程创建失败，将任务加入队列
4 if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {
//线程池处于运行状态并且加入队列成功
5 if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {
6 if (runState != RUNNING || poolSize == 0)
7 ensureQueuedTaskHandled(command);
8 }
//线程池不处于运行状态或者加入队列失败，则创建线程（创建的是非核心线程）
9 else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))
//创建线程失败，则采取阻塞处理的方式
10 reject(command); // is shutdown or saturated
11 }
12 }2、创建线程的方法：addIfUnderCorePoolSize(command)
1 private boolean addIfUnderCorePoolSize(Runnable firstTask) {
2 Thread t = null;
3 final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
4 mainLock.lock();
5 try {
6 if (poolSize < corePoolSize && runState == RUNNING)
7 t = addThread(firstTask);
8 } finally {
9 mainLock.unlock();
10 }
11 if (t == null)
12 return false;
13 t.start();
14 return true;
15 }我们重点来看第7行：
1 private Thread addThread(Runnable firstTask) {
2 Worker w = new Worker(firstTask);
3 Thread t = threadFactory.newThread(w);
4 if (t != null) {
5 w.thread = t;
6 workers.add(w);
7 int nt = ++poolSize;
8 if (nt > largestPoolSize)
9 largestPoolSize = nt;
10 }
11 return t;
12 }这里将线程封装成工作线程worker，并放入工作线程组里，worker类的方法run方法：
public void run() {
try {
Runnable task = firstTask;
firstTask = null;
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
runTask(task);
task = null;
}
} finally {
workerDone(this);
}
}worker在执行完任务后，还会通过getTask方法循环获取工作队里里的任务来执行。我们通过一个程序来观察线程池的工作原理：1、创建一个线程
1 public class ThreadPoolTest implements Runnable
2 {
3 @Override
4 public void run()
5 {
6 try
7 {
8 Thread.sleep(300);
9 }
10 catch (InterruptedException e)
11 {
12 e.printStackTrace();
13 }
14 }
15 }2、线程池循环运行16个线程：
1 public static void main(String[] args)
2 {
3 LinkedBlockingQueue<Runnable> queue =
4 new LinkedBlockingQueue<Runnable>(5);
5 ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 60, TimeUnit.SECONDS, queue);
6 for (int i = 0; i < 16 ; i++)
7 {
8 threadPool.execute(
9 new Thread(new ThreadPoolTest(), "Thread".concat(i + "")));
10 System.out.println("线程池中活跃的线程数： " + threadPool.getPoolSize());
11 if (queue.size() > 0)
12 {
13 System.out.println("----------------队列中阻塞的线程数" + queue.size());
14 }
15 }
16 threadPool.shutdown();
17 }执行结果：
线程池中活跃的线程数： 1 线程池中活跃的线程数： 2 线程池中活跃的线程数： 3 线程池中活跃的线程数： 4 线程池中活跃的线程数： 5 线程池中活跃的线程数： 5 ----------------队列中阻塞的线程数1 线程池中活跃的线程数： 5 ----------------队列中阻塞的线程数2 线程池中活跃的线程数： 5 ----------------队列中阻塞的线程数3 线程池中活跃的线程数： 5 ----------------队列中阻塞的线程数4 线程池中活跃的线程数： 5 ----------------队列中阻塞的线程数5 线程池中活跃的线程数： 6 ----------------队列中阻塞的线程数5 线程池中活跃的线程数： 7 ----------------队列中阻塞的线程数5 线程池中活跃的线程数： 8 ----------------队列中阻塞的线程数5 线程池中活跃的线程数： 9 ----------------队列中阻塞的线程数5 线程池中活跃的线程数： 10 ----------------队列中阻塞的线程数5 Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task Thread[Thread15,5,main] rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@232204a1[Running, pool size = 10, active threads = 10, queued tasks = 5, completed tasks = 0] at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2047) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:823) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1369) at test.ThreadTest.main(ThreadTest.java:17)
从结果可以观察出：1、创建的线程池具体配置为：核心线程数量为5个；全部线程数量为10个；工作队列的长度为5。2、我们通过queue.size()的方法来获取工作队列中的任务数。3、运行原理： 刚开始都是在创建新的线程，达到核心线程数量5个后，新的任务进来后不再创建新的线程，而是将任务加入工作队列，任务队列到达上线5个后，新的任务又会创建新的普通线程，直到达到线程池最大的线程数量10个，后面的任务则根据配置的饱和策略来处理。我们这里没有具体配置，使用的是默认的配置AbortPolicy:直接抛出异常。 当然，为了达到我需要的效果，上述线程处理的任务都是利用休眠导致线程没有释放！！！
RejectedExecutionHandler：饱和策略
当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须对新提交的任务采用一种特殊的策略来进行处理。这个策略默认配置是AbortPolicy，表示无法处理新的任务而抛出异常。JAVA提供了4中策略：1、AbortPolicy：直接抛出异常2、CallerRunsPolicy：只用调用所在的线程运行任务3、DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。4、DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。我们现在用第四种策略来处理上面的程序：1 public static void main(String[] args)
2 {
3 LinkedBlockingQueue<Runnable> queue =
4 new LinkedBlockingQueue<Runnable>(3);
5 RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy();
6
7 ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, queue,handler);
8 for (int i = 0; i < 9 ; i++)
9 {
10 threadPool.execute(
11 new Thread(new ThreadPoolTest(), "Thread".concat(i + "")));
12 System.out.println("线程池中活跃的线程数： " + threadPool.getPoolSize());
13 if (queue.size() > 0)
14 {
15 System.out.println("----------------队列中阻塞的线程数" + queue.size());
16 }
17 }
18 threadPool.shutdown();
19 }执行结果：
线程池中活跃的线程数： 1 线程池中活跃的线程数： 2 线程池中活跃的线程数： 2 ----------------队列中阻塞的线程数1 线程池中活跃的线程数： 2 ----------------队列中阻塞的线程数2 线程池中活跃的线程数： 2 ----------------队列中阻塞的线程数3 线程池中活跃的线程数： 3 ----------------队列中阻塞的线程数3 线程池中活跃的线程数： 4 ----------------队列中阻塞的线程数3 线程池中活跃的线程数： 5 ----------------队列中阻塞的线程数3 线程池中活跃的线程数： 5 ----------------队列中阻塞的线程数3
这里采用了丢弃策略后，就没有再抛出异常，而是直接丢弃。在某些重要的场景下，可以采用记录日志或者存储到数据库中，而不应该直接丢弃。设置策略有两种方式：1、
RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy(); ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, queue,handler);2、
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, queue); threadPool.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
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