怎么解析ThreadPoolExecutor

这篇文章主要介绍“怎么解析ThreadPoolExecutor”，在日常操作中，相信很多人在怎么解析ThreadPoolExecutor问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”怎么解析ThreadPoolExecutor”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！

为什么要用线程池

你有没有这样的疑惑，为什么要用线程池呢?可能你会说，我可以复用已经创建的线程呀;线程是个重量级对象，为了避免频繁创建和销毁，使用线程池来管理最好了。

没毛病，各位都很懂哈~

不过使用线程池还有一个重要的点：可以控制并发的数量。如果并发数量太多了，导致消耗的资源增多，直接把服务器给搞趴下了，肯定也是不行的

绕不过去的几个参数

提到 ThreadPoolExecutor 那么你的小脑袋肯定会想到那么几个参数，咱们来瞅瞅源码(我就直接放有 7 个参数的那个方法了)：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                             int maximumPoolSize,                             long keepAliveTime,                             TimeUnit unit,                             BlockingQueue<Runnable> workQueue,                             ThreadFactory threadFactory,                             RejectedExecutionHandler handler)

咱们分别来看：

• corePoolSize ：

核心线程数，在线程池中有两种线程，核心线程和非核心线程。在线程池中的核心线程，就算是它什么都不做，也会一直在线程池中，除非设置了  allowCoreThreadTimeOut 参数

• maximumPoolSize：

线程池能够创建的最大线程数。这个值 = 核心线程数 + 非核心线程数

• keepAliveTime & unit ：

线程池是可以撤销线程的，那么什么时候撤销呢?一个线程如果在一段时间内，都没有执行任务，那说明这个线程很闲啊，那是不是就可以把它撤销掉了?

所以呢，如果一个线程不是核心线程，而且在 keepAliveTime & unit 这段时间内，还没有干活，那么很抱歉，只能请你走人了  核心线程就算是很闲，也不会将它从线程池中清除，没办法谁让它是 core 线程呢~

• workQueue ：

工作队列，这个队列维护的是等待执行的 Runnable 任务对象

常用的几个队列：LinkedBlockingQueue ， ArrayBlockingQueue ， SynchronousQueue ，  DelayQueue

大厂的编码规范，相信各位都知道，并不建议使用 Executors ，最重要的一个原因就是：Executors 提供的很多方法默认使用的都是无界的  LinkedBlockingQueue ，在高负载情况下，无界队列很容易就导致 OOM ，而 OOM  会让所有请求都无法处理，所以在使用时，强烈建议使用有界队列，因为如果你使用的是有界队列的话，当线程数量太多时，它会走拒绝策略

• threadFactory ：

创建线程的工厂，用来批量创建线程的。如果不指定的话，就会创建一个默认的线程工厂

• handler ：

拒绝处理策略。在 workQueue 那里说了，如果使用的是有界队列，那么当线程数量大于最大线程数的时候，拒绝处理策略就起到作用了

常用的有四种处理策略：

- AbortPolicy ：默认的拒绝策略，会丢弃任务并抛出 RejectedExecutionException 异常-  CallerRunsPolicy ：提交任务的线程，自己去执行这个任务- DiscardOldestPolicy ：直接丢弃新来的任务，也没有任何异常抛出-  DiscardOldestPolicy ：丢弃最老的任务，然后将新任务加入到工作队列中

默认拒绝策略是 AbortPolicy ，会 throw RejectedExecutionException  异常，但是这是一个运行时异常，对于运行时异常编译器不会强制 catch 它，所以就会比较容易忽略掉错误。

所以，如果线程池处理的任务非常重要，尽量自定义自己的拒绝策略

线程池的几个状态

在源码中，能够清楚地看到线程池有 5 种状态：

private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS; private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS; private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS; private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS; private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;

同时，使用 AtomicInteger 修饰的变量 ctl 来控制线程池的状态，而 ctl 保存了 2 个变量：一个是 rs 即 runState  ，线程池的运行状态;一个是 wc 即 workerCount ，线程池中活动线程的数量

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0)); private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

• 线程池创建之后就处于 RUNNING 状态

• 调用 shutdown() 方法之后处于 SHUTDOWN 状态，此时线程池不再接受新的任务，清除一些空闲 worker ，等待阻塞队列的任务完成

• 调用 shutdownNow() 方法后处于 STOP 状态，此时线程池不再接受新的任务，中断所有的线程，阻塞队列中没有被执行的任务也会被全部丢弃

• 当线程池中执行的任务为空时，也就是此时 ctl 的值为 0 时，线程池会变为 TIDYING 状态，接下来会执行 terminated() 方法

• 执行完 terminated() 方法之后，线程池的状态就由 TIDYING 转到 TERMINATED 状态

懵了?别急，有张图呢~

线程池处理任务

execute

做到线程复用，肯定要先 execute 起来吧

线程池处理任务的核心方法是 execute ，大概思路就是：

• 如果 command 为 null ，没啥说的，直接抛出异常就完事儿了

• 如果当前线程数小于 corePoolSize ，会新建一个核心线程执行任务

• 如果当前线程数不小于 corePoolSize  ，就会将任务放到队列中等待，如果任务排队成功，仍然需要检查是否应该添加线程，所以需要重新检查状态，并且在必要时回滚排队;如果线程池处于 running  状态，但是此时没有线程，就会创建线程

• 如果没有办法给任务排队，说明这个时候，缓存队列满了，而且线程数达到了 maximumPoolSize  或者是线程池关闭了，系统没办法再响应新的请求，此时会执行拒绝策略

来瞅瞅源码具体是如何处理的：

public void execute(Runnable command) {     if (command == null)         throw new NullPointerException();        int c = ctl.get();     // 当前线程数小于 corePoolSize 时,调用 addWorker 创建核心线程来执行任务     if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {         if (addWorker(command, true))             return;         c = ctl.get();     }     // 当前线程数不小于 corePoolSize ,就将任务添加到 workQueue 中     if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {      // 获取到当前线程的状态,赋值给 recheck ,是为了重新检查状态         int recheck = ctl.get();         // 如果 isRunning 返回 false ,那就 remove 掉这个任务,然后执行拒绝策略,也就是回滚重新排队         if (! isRunning(recheck) && remove(command))             reject(command);         // 线程池处于 running 状态,但是没有线程,那就创建线程执行任务         else if (workerCountOf(recheck) == 0)             addWorker(null, false);     }     // 如果放入 workQueue 失败,尝试通过创建非核心线程来执行任务     // 如果还是失败,说明线程池已经关闭或者已经饱和,会拒绝执行该任务     else if (!addWorker(command, false))         reject(command); }

在上面源码中,判断了两次线程池的状态,为什么要这么做呢?

这是因为在多线程环境下,线程池的状态是时刻发生变化的,可能刚获取线程池状态之后,这个状态就立刻发生了改变.如果没有二次检查的话,线程池处于非  RUNNING 状态时, command 就永远不会执行

有点儿懵?阿粉都懂你，一张图走起~

addWorker

从上面能够看出来，主要是 addWorker 方法

addWorker 主要是用来创建核心线程的，它主要的实现逻辑是:

• 判断线程数量有没有超过规定的数量，如果超过了就返回 false

• 如果没有超过，就会创建 worker 对象，并初始化一个 Thread 对象，然后启动这个线程对象

接下来瞅瞅源码:

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {     retry:     for (;;) {         int c = ctl.get();         int rs = runStateOf(c);          // Check if queue empty only if necessary.   // 线程池状态 >= SHUTDOWN 时,不再接受新的任务,直接返回 false   // 如果 rs == SHUTDOWN && firstTask == null && ! workQueue.isEmpty() 同样不接受新的任务,返回 false         if (rs >= SHUTDOWN &&             ! (rs == SHUTDOWN &&                 firstTask == null &&                 ! workQueue.isEmpty()))             return false;          for (;;) {             int wc = workerCountOf(c);    // wc >= CAPACITY 说明线程数不够,所以就返回 false    // wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize) 是在做判断     // 如果 core 为 true ,说明要创建的线程是核心线程,接下来判断 wc 是否大于 核心线程数 ,如果大于返回 false     // 如果 core 为 false ,说明要创建的线程是非核心线程,接下来判断 wc 是否大于 最大线程数 ,如果大于返回 false             if (wc >= CAPACITY ||                 wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))                 return false;    // CAS 操作增加 workerCount 的值,如果成功跳出循环             if (compareAndIncrementWorkerCount(c))                 break retry;             c = ctl.get();  // Re-read ctl    // 判断线程池状态有没有变化,如果有变化,则重试             if (runStateOf(c) != rs)                 continue retry;             // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop         }     }   // workerCount 增加成功之后开始走下面的代码     boolean workerStarted = false;     boolean workerAdded = false;     Worker w = null;     try {   // 创建一个 worker 对象         w = new Worker(firstTask);   // 实例化一个 Thread 对象         final Thread t = w.thread;         if (t != null) {    // 接下来的操作需要加锁进行             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();      // 将任务线程添加到线程池中                     workers.add(w);                     int s = workers.size();                     if (s > largestPoolSize)                         largestPoolSize = s;                     workerAdded = true;                 }             } finally {                 mainLock.unlock();             }             if (workerAdded) {     // 启动任务线程,开始执行任务                 t.start();                 workerStarted = true;             }         }     } finally {         if (! workerStarted)    // 如果任务线程启动失败调用 addWorkerFailed     // addWorkerFailed 方法里面主要做了两件事:将该线程从线程池中移除;将 workerCount 的值减 1             addWorkerFailed(w);     }     return workerStarted; }

Worker 类

在 addWorker 中，主要是由 Worker 类去做一些相应处理， worker 继承 AQS ，实现 Runnable  接口

线程池维护的是 HashSet，一个由 worker 对象组成的 HashSet

private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();

worker 继承 AQS 主要是利用 AQS 独占锁机制，来标识线程是否空闲;另外， worker 还实现了 Runnable  接口，所以它本身就是一个线程任务，在构造方法中创建了一个线程，线程的任务就是自己 this。thread =  getThreadFactory().newThread(this);

咱们瞅瞅里面的源码:

private final class Worker        extends AbstractQueuedSynchronizer        implements Runnable    {                private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;         // 处理任务的线程        final Thread thread;        // worker 传入的任务        Runnable firstTask;                volatile long completedTasks;                 Worker(Runnable firstTask) {         // 将 state 设为 -1 ,避免 worker 在执行前被中断            setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker            this.firstTask = firstTask;   // 创建一个线程,来执行任务            this.thread = getThreadFactory().newThread(this);        }                 public void run() {            runWorker(this);        }         // Lock methods        //        // The value 0 represents the unlocked state.        // The value 1 represents the locked state.         protected boolean isHeldExclusively() {            return getState() != 0;        }         protected boolean tryAcquire(int unused) {            if (compareAndSetState(0, 1)) {                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());                return true;            }            return false;        }         protected boolean tryRelease(int unused) {            setExclusiveOwnerThread(null);            setState(0);            return true;        }         public void lock()        { acquire(1); }        public boolean tryLock()  { return tryAcquire(1); }        public void unlock()      { release(1); }        public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); }         void interruptIfStarted() {            Thread t;            if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {                try {                    t.interrupt();                } catch (SecurityException ignore) {                }            }        }    }

runWorker

worker 类在执行 run 方法时，实际上调用的是 runWorker 方法

final void runWorker(Worker w) {        Thread wt = Thread.currentThread();        Runnable task = w.firstTask;        w.firstTask = null;        // 允许中断        w.unlock(); // allow interrupts        boolean completedAbruptly = true;        try {         // 判断 task 是否为空,如果不为空直接执行         // 如果 task 为空,调用 getTask() 方法,从 workQueue 中取出新的 task 执行            while (task != null || (task = getTask()) != null) {             // 加锁,防止被其他线程中断                w.lock();                // If pool is stopping, ensure thread is interrupted;                // if not, ensure thread is not interrupted.  This                // requires a recheck in second case to deal with                // shutdownNow race while clearing interrupt                // 检查线程池的状态,如果线程池处于 stop 状态,则需要中断当前线程                if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||                     (Thread.interrupted() &&                      runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&                    !wt.isInterrupted())                    wt.interrupt();                try {                 // 执行 beforeExecute                     beforeExecute(wt, task);                    Throwable thrown = null;                    try {                     // 执行任务                        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 {                     // 执行 afterExecute 方法                        afterExecute(task, thrown);                    }                } finally {                 // 将 task 设置为 null ,循环操作                    task = null;                    w.completedTasks++;                    // 释放锁                    w.unlock();                }            }            completedAbruptly = false;        } finally {            processWorkerExit(w, completedAbruptly);        }    }

在 runWorker 方法中，首先会去执行创建这个 worker 时就有的任务，当执行完这个任务之后， worker 并不会被销毁，而是在 while  循环中， worker 会不断的调用 getTask 方法从阻塞队列中获取任务然后调用 task。run()  来执行任务，这样就达到了复用线程的目的。通过循环条件 while (task != null || (task = getTask()) != null)  可以看出，只要 getTask 方法返回值不为 null ，就会一直循环下去，这个线程也就会一直在执行，从而达到了线程复用的目的

getTask

咱们来看看 getTask 方法的实现:

private Runnable getTask() {         boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?          for (;;) {             int c = ctl.get();             int rs = runStateOf(c);              // Check if queue empty only if necessary.             if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {                 decrementWorkerCount();                 return null;             }              int wc = workerCountOf(c);              // Are workers subject to culling?             // allowCoreThreadTimeOut 变量默认为 false ,也就是核心线程就算是空闲也不会被销毁             // 如果为 true ,核心线程在 keepAliveTime 内是空闲的,就会被销毁             boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;              // 如果运行线程数大于最大线程数,但是缓存队列已经空了,此时递减 worker 数量             // 如果有设置允许线程超时或者线程数量超过了核心线程数量,并且线程在规定时间内没有 poll 到任务并且队列为空,此时也递减 worker 数量             if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))                 && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {                 if (compareAndDecrementWorkerCount(c))                     return null;                 continue;             }              try {                 // 如果 timed 为 true ,会调用 workQueue 的 poll 方法                  // 超时时间为 keepAliveTime ,如果超过 keepAliveTime 时长的话, poll 就会返回 null                   // 如果返回为 null ,在 runWorker 中                   // while (task != null || (task = getTask()) != null) 循环条件被打破,从而跳出循环,此时线程执行完毕                 // 如果 timed 为 false ( allowCoreThreadTimeOut 为 false ,并且 wc > corePoolSize 为 false )                  // 会调用 workQueue 的 take 方法阻塞到当前                  // 当队列中有任务加入时,线程被唤醒, take 方法返回任务,开始执行                 Runnable r = timed ?                     workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :                     workQueue.take();                 if (r != null)                     return r;                 timedOut = true;             } catch (InterruptedException retry) {                 timedOut = false;             }         }     }

源码分析到这里就差不多清楚了

线程复用主要体现在 runWorker 方法中的 while 循环中，在 while 循环里面， worker 会不断的调用 getTask 方法，而在  getTask 方法里，如果任务队列中没有了任务，此时如果线程是核心线程则会一直卡在 workQueue。take 方法，这个时候会被阻塞并挂起，不会占用  CPU 资源，直到拿到任务然后返回 true ， 此时 runWorker 中得到这个任务来继续执行任务，从而实现了线程复用。

到此，关于“怎么解析ThreadPoolExecutor”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注编程网网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！