Java线程池源码及原理

作者：水滴石穿

https://www.cnblogs.com/powercto/p/11182754.html

1 说明

下面如果有贴出源码，对应的源码是JDK8
主要的源码类
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor、
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.Worker
java.util.concurrent.AbstractExecutorService

1.1类继承图

2 线程池的状态

3 源码分析

3.1完整的线程池构造方法

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

3.2 ctl

内部有重要的成员变量ctl，类型是AtomicInteger，低29位表示线程池中线程数，通过高3位表示线程池的运行状态
COUNT_BITS的值是29
1、RUNNING：-1 << COUNT_BITS，即高3位为111，该状态的线程池会接收新任务；
2、SHUTDOWN：0 << COUNT_BITS，即高3位为000，该状态的线程池不会接收新任务；
3、STOP ：1 << COUNT_BITS，即高3位为001；
4、TIDYING ：2 << COUNT_BITS，即高3位为010, 所有的任务都已经终止；
5、TERMINATED：3 << COUNT_BITS，即高3位为011, terminated()方法已经执行完成

3.3 任务的执行

execute --> addWorker --> Thread.start --> (Thread.run) --> runTask --> getTask

3.3.1 execute(Runnable command)

大致分三个步骤
1、当前运行的线程数量是否小于corePoolSize，直接尝试addWorker()
2、往阻塞队列里面放入Runnable任务
3、如果队列已经满了，直接尝试addWorker()

3.3.2 addWorker(Runnable firstTask, boolean core)

1、前置判断线程池的状态
2、通过CAS操作让ctl加1，表示运行线程数增加1个
3、构造一个Worker w，这里要特别注意构造方法里面的这行代码，this.thread = getThreadFactory().newThread(this)，可以看到构造方法内，有一个Thread对象，其使用了ThreadFactory构造了一个新的线程，并且线程的runable是worker本身。
4、执行w.thread.start()，也就是说，当该线程被运行时，Worker中的run方法会被执行

3.3.3 runWorker(Worker w)

通过循环调用getTask()获取要执行的任务task
beforeExecute
task.run()
afterExecute

3.3.4 getTask()

直接贴源码了

private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false; // 是否最后的 poll() 超时了？
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);
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize; // worker是否需要被淘汰

if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
// 这里会让线程的数量记录减，后面的return null，会导致runWorker没有获取到数据而让run()方法走到尽头，最终当前线程结束
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
continue;
}

try {
// 如果需要回收一部分线程，那么超时时间keepAliveTime后拿不到就数据就继续循环调用，就可以在下一次循环的时候进行线程结束回收了；否则一直阻塞下去
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false;
}
}
}

4 任务执行，带返回值的

直接贴源码了

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

代码比较简单，把任务封装成一个既实现Runnable, 也实现Future的接口，这个时候就可以调用execute()进行实现了