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【JUC原始碼】執行緒池:ThreadPoolExecutor萬字原始碼深析(超詳細注釋)

2020-10-05 16:10:19 後端開發

在文章開始前,我們先看看執行緒池有什么作用,執行緒是一種稀缺資源,若不加以限制,不僅會占用大量資源,還會影響系統的穩定性,而執行緒池可以對執行緒的創建與停止、執行緒數量等等因素加以控制,使得執行緒在一種可控的范圍內運行,不僅能保證系統穩定運行,而且方便性能調優,另外,每次請求到來時,由于執行緒的創建已經完成,所以可以直接執行任務,減少了每次創建執行緒、銷毀執行緒的開銷,并且提高了回應速度,

OK,下面我們就進入正戲,原始碼…

1.結構

ThreadPoolExecutor 核心繼承關系,成員變數及主要建構式:

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    
    // ctl 執行緒池狀態控制欄位,由兩部分組成:
    // int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
	private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
    // 1:workerCount  wc 作業執行緒數,我們限制 workerCount 最大到(2^29)-1,大概 5 億個執行緒
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;// 29
    private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;// =(2^29)-1=536870911
    // 2:runState rs 執行緒池的狀態,提供了生命周期的控制,原始碼中有很多關于狀態的校驗,狀態列舉如下:
    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;//536870912
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;//0
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;//536870912
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;//1073741824
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;//1610612736

    
    // Worker 執行緒池中任務執行的最小單元
    private final class Worker extends AbstractQueuedSynchronizer implements Runnable{...}
    
    
    // 任務佇列,阻塞佇列,來保持執行緒的存活周期
    // 注:這里使用阻塞佇列而不是普通容器,是為了worker在取任務時借助它的執行緒調度能力
    //    比如當執行緒池中的執行緒空閑下來了,它就會在佇列的另一端等待外部執行緒投遞任務
    //    這里注意,因為將外部執行緒的任務放入任務佇列呼叫的是offer方法,所以入隊時不會出現外部執行緒阻塞
    private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
	// 作業執行緒集合,包含執行緒池中所有的作業執行緒
    private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();
    // 鎖,大多數情況下是控制對 workers 的訪問權限(如將新worker加入)
    private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();
    private final Condition termination = mainLock.newCondition();
    
   
    // 已完成任務的計數
    volatile long completedTasks;
    // 執行緒池最大容量
    private int largestPoolSize;
    // 已經完成的任務數
    private long completedTaskCount;
    
    //-----------------------------用戶可控屬性(volatile)-----------------------------
    // 可以使用 threadFactory 創建 thread
    // 創建失敗一般不拋出例外,只有在 OutOfMemoryError 時候才會
    private volatile ThreadFactory threadFactory;
    // 執行緒空閑的最大時間
    private volatile long keepAliveTime;
    // coreSize,allowCoreThreadTimeOut決定是否回收
    private volatile int corePoolSize;
    // maxSize,除核心執行緒外,空閑就會回收
    private volatile int maximumPoolSize;
    // 飽和或者運行中拒絕任務的 handler 處理類
    private volatile RejectedExecutionHandler handler;
    
    // 默認的拒絕策略
    private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler = new AbortPolicy();
    
    // 設定 true 的話,核心執行緒空閑 keepAliveTime 時間后,也會被回收
    // 需要呼叫allowCoreThreadTimeOut方法進行設定,默認false
    private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
    
    //-------------------------------建構式----------------------------------------
    // 建構式的作用就是設定上面的volatile變數們
    // 注:前五引數個必有,theadFactory與rejected可以沒有
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {...}
}

1.1 繼承體系

Executor

定義 execute 方法來執行任務,入參是 Runnable,無出參

public interface Executor {
    void execute(Runnable command);
}

ExecutorService

Executor 的功能太弱,ExecutorService 豐富了對任務的執行和管理的功能,主要代碼如下:

public interface ExecutorService extends Executor {
    // 提交有回傳值的任務,使用 get 方法可以阻塞等待任務的執行結果回傳
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
    // 提交沒有回傳值的任務,如果使用 get 方法的話,任務執行完之后得到的是 null 值
    Future<?> submit(Runnable task);
    
    // 給定任務集合,回傳已經執行完成的 Future 集合,每個回傳的 Future 都是 isDone = true 的狀態
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException;
    // 給定任務中有一個執行成功就回傳,如果拋例外,其余未完成的任務將被取消
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException;
    
    // 關閉,不會接受新的任務,也不會等待未完成的任務
    // 如果需要等待未完成的任務,可以使用 awaitTermination 方法
    void shutdown();
    // 在超時時間內,等待剩余的任務終止
    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;
    
    // executor 是否已經關閉了,回傳值 true 表示已關閉
    boolean isShutdown();
    // 所有的任務是否都已經終止,是的話,回傳 true
    boolean isTerminated();
    
}

AbstractExecutorService

  • 抽象類,封裝了 Executor 的很多通用功能
  • 實作了部分ExecutorService方法
public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {
   
    // 將Callabbe,想要回傳值的Runnable轉化成Cunnable
    protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
        return new FutureTask<T>(runnable, value);
    }
    // FutureTask(Runnable,T) -> RunnableFuture -> Runnable
    protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
        return new FutureTask<T>(callable);
    }
    
    // submit呼叫的還是execute
    // 只不過將Callable,要回傳值的Runnable提前轉化成了Runnable
    // 提交無回傳值的任務
    public Future<?> submit(Runnable task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        // ftask 其實是 FutureTask
        RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }
    // 提交有回傳值的任務
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        // ftask 其實是 FutureTask
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }
}

1.2 相關引數

執行緒池狀態

  • RUNNING:可以接收新任務,同時也可以處理阻塞佇列里面的任務
  • SHUTDOWN:不可以接收新任務,但可以處理阻塞佇列里面的任務
  • STOP:不可以接收新任務,也不處理阻塞佇列里的任務,同時中斷正處理的任務
  • TIDYING:屬于過渡階段,在這個狀態表示所有任務已經結束,當前執行緒池無有效執行緒,并將呼叫terminal方法
  • TERMINALED:終止狀態
    在這里插入圖片描述

拒絕策略

  • AbortPolicy(默認):拋出例外
  • CallerRunsPolicy:不使用執行緒池,主執行緒來執行
  • DiscardPolicy:直接丟棄任務
  • DiscardOldestPolicy:丟棄佇列中最老任務

1.3 Worker

執行緒池中任務執行的最小單元,同它的名字一樣是執行任務的工具人,

由于Worker實作了Runnable,所以Worker是本質是一個執行緒任務,那么請先考慮下面三個問題:

  1. 為什么Worker要實作Runnable,而不是創建執行緒時直接用 firstTask?

    答:一句話,為了執行緒復用,說直白點就是當執行緒new出來之后,它的Runnable就不能變了,所以如果直接拿某一個任務去創建執行緒,那么它就不能再執行別的新任務了,就無法做到復用,

  2. 那實際要執行的任務怎么辦,放在那里?

    答:放置的位置有兩個(這段邏輯可以在runWorker方法中看到):

    1. 在創建worker時,將第一個任務(firstTask)通過構造函陣列合進來,執行完之后就刪掉(置為null)
    2. 將其余任務全部放到任務佇列(workQueue)中,用完就刪掉
  3. 那要是創建的執行緒多了,好多執行緒都沒有任務空閑下來了怎么辦?

    答:若一個執行緒遲遲等不到任務執行就會被回收,具體回收策略在 getTask 方法中可以看到

private final class Worker
    extends AbstractQueuedSynchronizer
    implements Runnable
{
	// 屬于當前worker的執行任務的執行緒
	final Thread thread;
	// 實際需要執行的任務,顧名思義只保存第一個執行的任務,第一個任務執行完后=null
    Runnable firstTask;
	
	Worker(Runnable firstTask) {
		// 將AQS的狀態設定為-1
		// 從后面的isLocked方法可以看到,state!=0 表示已經被加鎖
	    setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
	    this.firstTask = firstTask;
		// !!!為了執行緒的復用,Worker本身實作了 Runnable,并且把自己作為任務傳遞給 thread,非常巧妙的設計!
	    this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
	}
	
	// Thread的啟動方法start實際呼叫的就是run,而這里實際有兩個run:
    // 1.Worker 本身是 Runnable,run 方法是 Worker 執行的入口
    // 2.runWorker 是外部的方法,會呼叫firstTask的run方法
    public void run() {
        runWorker(this);
    }
}

另外,Worker 本身也實作了 AQS,所以其本身也是一個鎖,其在執行任務的時候,會鎖住自己,任務執行完成之后,會釋放自己,保證了在一個執行緒執行任務時再被丟入別的任務,相關方法如下:

public void lock()        { acquire(1); }
public boolean tryLock()  { return tryAcquire(1); }
public void unlock()      { release(1); }
public boolean isLocked() { return isHeldExclusively();  // Lock methods    
                           
// 嘗試加鎖,CAS 賦值為 1,表示鎖住
protected boolean tryAcquire(int unused) {
    if (compareAndSetState(0, 1)) {
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
        return true;
    }
    return false;
}

// 嘗試釋放鎖,釋放鎖沒有 CAS 校驗,可以任意的釋放鎖
protected boolean tryRelease(int unused) {
    setExclusiveOwnerThread(null);
    setState(0);     
    return true; 
}

// 0 代表沒有鎖住,否則代表鎖住(-1,1)
protected boolean isHeldExclusively() {
    return getState() != 0;
}

void interruptIfStarted() {
       Thread t;
       if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
           try {
               t.interrupt();
           } catch (SecurityException ignore) {
           }
       }
}                                        

2.方法決議 & api

在這里插入圖片描述

2.1 execute()

入口,選擇執行策略,分為以下三種情況:

  • 情況一:作業執行緒 < 核心數 ,創建一個執行緒去執行任務
  • 情況二:作業執行緒 >= 核心數 且 任務佇列未滿,加入任務佇列(等待核心執行緒來執行)
    • 執行緒池出現例外,洗掉當前任務
    • 極限情況:入隊時可用執行緒剛好被回收,新建一個沒有任務的執行緒
  • 情況三:任務佇列已滿
    • 佇列已滿 && 執行緒數 < maxSize:創建新的執行緒來處理任務
    • 佇列已滿 && 執行緒數 >= maxSize:使用 RejectedExecutionHandler 類拒絕請求
public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    int c = ctl.get(); // 獲取 ctl 
    // 情況一:作業的執行緒小于核心執行緒數,創建新的執行緒,成功回傳,失敗不拋例外
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true))
            return;
        // 由于 addWorker -> runWorker -> getTask,所以執行緒池狀態可能發生變化
        c = ctl.get();
    }
    // 情況二:作業的執行緒大于等于核心執行緒數且任務佇列沒滿
    // 注:isRunning是校驗執行緒池狀態是否正常,另外,offer不阻塞而是回傳t/f
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
        // 如果執行緒池狀態例外 嘗試從佇列中移除任務,可以移除的話就拒絕掉任務
        if (!isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        // 發現可運行的執行緒數是 0,就初始化一個執行緒,這里是個極限情況,入隊的時候,突然發現可用執行緒都被回收了
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            // Runnable是空的,不會影響新增執行緒,但是執行緒在 start 的時候不會運行
            // Thread.run() 里面有判斷
            addWorker(null, false);
    }
    // 情況三:佇列滿了,開啟執行緒到 maxSize,如果失敗直接拒絕(這段邏輯可以在addWorker方法中看到)
    else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}

2.2 addWorker()

創建woker,回傳worker中的執行緒是否成功啟動,大致程序如下:

  1. 執行緒池狀態校驗
    • 失敗,回傳 false,原因有二:
      • 執行緒池狀態例外:SHUTDOWN,STOP,TIDYING,TERMINALED
      • 作業執行緒數溢位:執行緒數 >= 容量 或 執行緒數 >= coreSize or maxSize
    • 成功:CAS使workCount加一
  2. 創建Worker
    1. 創建兩個標識變數:workerAdded,workerStarted
    2. 構造woker,在構造時會通過newThread方法創建出一個新執行緒
    3. 上鎖,將新建的 worker加入管理worker的容器(Set),鎖保證了并發時的執行緒安全
  3. 啟動worker中的執行緒,呼叫邏輯是:Thread#start -> Worker#run -> runWorker
// firstTask 不為空可以直接執行,為空執行不了,Thread.run()方法有判斷,Runnable為空不執行
// core 為 true 表示執行緒最大新增個數是 coresize,false 表示最大新增個數是 maxsize
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
    
	// break retry 跳到retry處,且不再進入回圈
	// continue retry 跳到retry處,且再次進入回圈
    retry:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------    
    // 1.先是各種狀態的校驗
    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        int rs = runStateOf(c); // 獲取執行緒池狀態
        
        // 1.1 校驗執行緒池狀態,rs>=0:SHUTDOWN,STOP,TIDYING,TERMINALED
        if (rs >= SHUTDOWN && ! (rs == SHUTDOWN && firstTask == null && ! workQueue.isEmpty())) 
            return false;

        for (;;) {
            int wc = workerCountOf(c); // 得到當前作業執行緒數,即worker數
            // 1.2 校驗作業中的執行緒數大于等于容量,或者大于等于 coreSize or maxSize
            if (wc >= CAPACITY ||
                wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize)) // 如果core為true就判斷是否大于coreSize,否則判斷maxSize
                return false;
            // CAS修改workerCount(+1)
            if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                // break 結束 retry 的 for 回圈
                break retry;
            // 到這里可能是CAS失敗了,重新獲取 ctl
            c = ctl.get();  
            // 如果執行緒池狀態被更改
            if (runStateOf(c) != rs)
                continue retry; // 跳轉到retry位置,重新判斷
            // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
        }
    }
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
	// 2.創建worker
	// 2.1 創建標識變數
    boolean workerStarted = false; // woker啟動標識
    boolean workerAdded = false; // woker成功加入worker容器標識
    Worker w = null;
    try {
    	// 2.2 構造worker,在worker的建構式中會呼叫newThread方法創建一個Thread
    	// 注:由于Worker也實作了Runnable,所以在創建執行緒的時候是newThread(this),這是一個巧妙的設計
        w = new Worker(firstTask);
        final Thread t = w.thread; // 獲取worker中的執行緒
        // 2.3 將worker加入到worker容器(Set)
        if (t != null) {
            final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; // 這個mainLock是一個成員變數,作用是控制對worker的操作
            // 加鎖是因為,可能有多個執行緒同時要將worker放入worker容器
            mainLock.lock();
            try {
				// 獲取到執行緒池狀態rs
                int rs = runStateOf(ctl.get());
                if (rs < SHUTDOWN || // 如果執行緒池狀態是 RUNNING
                    (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) { // 執行緒池是SHUTDOWN且要執行的任務為null
                    if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                        throw new IllegalThreadStateException();
                    // 將當前woker加入到 HashSet<Worker> workers 中
                    workers.add(w); 
                    int s = workers.size(); // 獲取到 workers 的大小,即現在有幾個worker
                    // 如果worker數已經大于了最大執行緒池容量
                    if (s > largestPoolSize) 
                        largestPoolSize = s; // 將largestPoolSize設定為worker現在的書香
                    workerAdded = true; // 添加標志設定為成功
                }
            } finally {
                mainLock.unlock(); // 解鎖
            }
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------            
            // 3.啟動如果woker中的執行緒,前提是worker已經添加成功
            if (workerAdded) {
                // 啟動剛創建執行緒:Thread#start -> Worker#run -> runWorker
                t.start();
                workerStarted = true; // 執行緒啟動標志置為true
            }
        }
    } finally {
    	// 如果執行緒啟動失敗
        if (! workerStarted) 
            addWorkerFailed(w);
    }
    // 回傳執行緒是否啟動成功
    return workerStarted;
}

2.3 runWorker()

首先獲取任務,然后讓worker去執行任務,該方法大致邏輯如下:

  1. 獲取任務task,有兩個途徑
    • firstTask:Worker的初始任務
    • getTask():任務佇列的任務
  2. 上鎖,防止執行緒執行時被再丟入任務
  3. 若執行緒池處于STOP,則中斷當前執行緒
  4. 執行 before鉤子函式
  5. 執行任務,即呼叫 task.run()
  6. 執行 after 鉤子函式
  7. 洗掉當前任務,釋放鎖,while執行下一次任務

這里再注意一點,while 目的是維持當前執行緒持續執行任務,但執行緒如果遲遲拿不到 task(getTask方法中會阻塞等待)就會退出回圈,即執行緒生命結束被回收,

final void runWorker(Worker w) {
    Thread wt = Thread.currentThread(); // 獲取當前執行緒
    Runnable task = w.firstTask;  // 嘗試獲取創建worker時的firstTask
    
    w.firstTask = null; // 從這可以看出,只要firstTask執行過一次,就會一直被置為null
    w.unlock(); // allow interrupts
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
    	// 1.獲取任務:如果firstTask已經被執行過了,就從任務佇列中獲取
    	// 注:通過while維持了執行緒的存活,并不斷獲取任務取執行,若遲遲拿不到任務,就會退出while結束執行緒
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            // 2.鎖住 worker,防止worker在執行任務時被丟入另一個任務
            w.lock();
            // 3.判斷執行緒池若處于 stop 中,但執行緒沒有到達中斷狀態,幫助執行緒中斷
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                 (Thread.interrupted() &&
                  runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                !wt.isInterrupted())
                wt.interrupt();
            try {
                // 4.執行 before 鉤子函式
                beforeExecute(wt, task);
                Throwable thrown = null;
                try {
                    // 5.同步執行任務
                    task.run();
                } catch (RuntimeException x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Error x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Throwable x) {
                    thrown = x; throw new Error(x);
                } finally {
                    // 6.執行 after 鉤子函式
                    // 如果這里拋出例外,會覆寫 catch 的例外,所以這里例外最好不要拋出來
                    afterExecute(task, thrown);
                }
            } finally {
                // 7.任務執行完成,洗掉任務,并計算解鎖
                task = null;
                w.completedTasks++;
                w.unlock();
            }
        }
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        // 做一些拋出例外的善后作業
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

2.4 getTask()

從阻塞佇列中獲取任務,若阻塞等待后還沒取到任務就會回傳null,從而使當前執行緒在runWorker方法中退出while回圈被回收,因為沒事干了留著還浪費資源,具體回收策略在原始碼中,該方法大致流程如下:

  1. 第一次判斷回收當前執行緒:執行緒池SHUTDOWN,且佇列空
  2. 第二次判斷回收當前執行緒,滿足下列任一條件即可:
    1. wc > maximumPoolSize && wc > 1:已有worker數超過執行緒池最大容量,且回收后執行緒池最少還有一個執行緒
    2. wc > maximumPoolSize && workQueue.isEmpty():已有worker數超過執行緒池最大容量,且任務佇列為空
    3. timed && timedOut && wc > 1:允許回收核心執行緒,且已有執行緒數超過核心數,且回收后執行緒池最少還有一個執行緒
    4. timed && timedOut && workQueue.isEmpty():允許回收核心執行緒,且已有執行緒數超過核心數,且任務佇列為空
  3. 從任務佇列中獲取任務(take或poll),若拿到了就回傳,沒拿到就將超時(timedOut)設定為true
    注:只有timed為true才會使用poll然后等待KeepAliveTime時間,否則會使用take一直等待下去

這里再強調一次,核心執行緒與非核心執行緒只是概念上的區別,在代碼中大家都一樣,都是普通Thread,

private Runnable getTask() {
	// 標識是否超時
	// 默認false,但如果下面自旋中 poll 在 keepAliveTime(執行緒存活時間) 沒等到任務,就會將timedOut置為true
    boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?

    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        int rs = runStateOf(c); // 獲取執行緒池狀態
        
		// 1.第一次判斷是否回當前收執行緒
        // 執行緒池關閉 && 佇列為空,不需要在運行了,直接回傳null
        if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
            decrementWorkerCount(); // workerCount--
            return null;
        }

        int wc = workerCountOf(c); // 獲取worker個數
        // timed的作用是決定在阻塞佇列中等任務時用 poll 還是 take
        // timed = 核心執行緒可以被滅亡(默認false) || 運行的執行緒數大于 coreSize 
        boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
	   
        // 2. 第二次判斷是否回收當前執行緒,組合后分為4種情況
        if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))  // woker大于執行緒池最大數量 || (timed && 當前執行緒已經超時)
            && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) { // woker大于1 || 任務佇列為空
            // 通過CAS使workerCount--
            if (compareAndDecrementWorkerCount(c)) 
                return null;
            continue;
        }

        try {
        	// 3.從阻塞佇列中獲取任務,timed決定了是使用 poll 還是 take
            Runnable r = timed ?
                workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) : // poll,超時了就回傳
                workQueue.take(); // take,任務佇列中沒任務會阻塞等待
            // 如果在佇列拿到了任務就回傳
            if (r != null)
                return r;
            // 沒拿到就將超時timedOut設定為true,表示此時佇列沒有資料
            timedOut = true;
        } catch (InterruptedException retry) {
            timedOut = false;
        }
    }
}

3.提煉總結

在文章的最后,我們先對 ThreadPoolExecutor 的關鍵資訊做一些總結:

  • 執行緒池解決兩個問題:

    • 通過減少任務間的調度開銷 (主要是通過執行緒池中的執行緒被重復使用的方式),來提高大量任務時的執行性能
    • 提供了一種方式來管理執行緒和消費,維護基本資料統計等作業,比如統計已完成的任務數;
  • 執行緒池容量相關引數:

    • coreSize:當新任務提交時,發現運行的執行緒數小于 coreSize,一個新的執行緒將被創建,即使這時候其它作業執行緒是空閑的,可以通過 getCorePoolSize 方法獲得 coreSize

    • maxSize: 當任務提交時,coreSize < 運行執行緒數 <= maxSize,但佇列沒有滿時,任務提交到佇列中,如果佇列滿了,在 maxSize 允許的范圍內新建執行緒;

      一般來說,coreSize 和 maxSize 在執行緒池初始化時就已經設定了,但我們也可以通過 setCorePoolSize、setMaximumPoolSize 方法動態的修改這兩個值;

  • Keep-alive times 引數:

    • 作用: 如果當前執行緒池中有超過 coreSize 的執行緒,并且執行緒空閑的時間超過 keepAliveTime,當前執行緒就會被回收,這樣可以避免執行緒沒有被使用時的資源浪費;
    • 通過 setKeepAliveTime 方法可以動態的設定 keepAliveTime 的值;
    • 如果設定 allowCoreThreadTimeOut 為 ture 的話,core thread 空閑時間超過 keepAliveTime 的話,也會被回收;
  • 執行緒池新建時的佇列選擇有很多,比如:

    • ArrayBlockingQueue,有界佇列,可以防止資源被耗盡;
    • LinkedBlockingQueue,無界佇列,未消費的任務可以在佇列中等待
    • SynchronousQueue,為了避免任務被拒絕,要求執行緒池的 maxSize 無界,缺點是當任務提交的速度超過消費的速度時,可能出現無限制的執行緒增長
  • 拒絕策略:在 Executor 已經關倍訓對最大執行緒和最大佇列都使用飽和時,可以使用 RejectedExecutionHandler 類進行例外捕捉,有如下四種處理策略:

    • AbortPolicy(默認):拋出例外
    • CallerRunsPolicy:不使用執行緒池,主執行緒來執行
    • DiscardPolicy:直接丟棄任務
    • DiscardOldestPolicy:丟棄佇列中最老任務
  • ExecutorService 使用執行緒池中的執行緒執行提交的任務,執行緒池我們可以使用 Executors 進行配置.Executors 為常用的場景設定了可直接初始化執行緒池的方法,比如:

    • Executors#newCachedThreadPool 無界的執行緒池,并且可以自動回收
    • Executors#newFixedThreadPool 固定大小執行緒池
    • Executors#newSingleThreadExecutor 單個執行緒的執行緒池;
  • 另外,執行緒池提供了很多可供擴展的鉤子函式,比如有:

    • 提供在每個任務執行之前 beforeExecute 和執行之后 afterExecute 的鉤子方法,主要用于操作執行環境,比如初始化 ThreadLocals、收集統計資料、添加日志條目等
    • 如果在執行器執行完成之后想干一些事情,可以實作 terminated 方法,如果鉤子方法執行時發生例外,作業執行緒可能會失敗并立即終止,

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