框架最核心的类是ThreadPoolExecutor
,它是Java线程池的实现类,通过Executors
工具类,可以创建3种类型的ThreadPoolExecutor
:
首先附上ThreadPoolExecutor
的构造函数
ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)
FixedThreadPool
可重用固定线程数的线程池。实现源码:
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
在这里,corePoolSize
和maximumPoolSize
都设置成了创建时指定的线程数nThread
,当线程池中的线程数大于corePoolSize
时,keepAliveTime
为多余的空闲线程等待新任务的时间,超过这个时间后线程将会被终止。在这里设置为0L,意味着多余的空闲线程将会被立即终止。
FixedPoolThread
的execute()
方法运行流程如下:
- 如果当前运行的线程少于
corePoolSize
,则创建新的线程来执行任务。 - 在线程池完成预热之后(当前运行的线程数等于
corePoolSize
),将任务加入LinkedBlockingQueue
- 线程执行完1中的任务后,会在循环中反复从
LinkedBlockingQueue
获取任务来执行
由于它采用了LinkedBlockingQueue
来作为线程池的工作队列,这是一个无界队列(队列容量为Integer.MAX_VALUE
)。所以将会为线程池带来如下影响:
-
当线程池的线程数达到
corePoolSize
之后,新的任务将会在无界队列中等待,因此线程池中的线程不会超过corePoolSize
-
由于1,使用无界队列时
maximumPoolSize
将是一个无效参数; -
由于1和2,使用无界队列时
keepAliveTime
将是一个无效参数 -
由于使用无界队列,运行中的
FixedThreadPool
(未执行shutdown()或shutdownNow())不会拒绝任务。
SingleThreadExecutor
使用单个worker线程的Executor,下面是源码实现:
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
SingleThreadExecutor
的corePoolSize
和maximumPoolSize
都被设置成1,其他参数则与FixedThreadPool
相同,它使用无界队列的影响与FixedThreadPool
是同样的。下面是它的运行流程图:
- 如果当前没有线程在运行,则创建一个新的线程
- 当线程池中有且仅有一个运行的线程,将任务加入
LinkedBlockingQueue
- 线程执行完1中的任务后,会在循环中反复从
LinkedBlockingQueue
获取任务执行。
CachedThreadPool
一个会根据需要创建新线程的线程池,下面是源码实现:
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
它的corePoolSize
被设置为0,maximumPoolSize
设置为Integer.MAX_VALUE
,即maximumPool
是无界的;把keepAliveTime
设置成60L,意味着该线程池中空闲线程等待新任务的最长时间为60秒,超时则被会终止。CachedThreadPool
使用没有容量的SynchronousQueue
作为线程池的工作队列,但CachedThreadPool
的maximumPool
是无界的,意味着,如果主线程提交任务的速度高于maximumPool
中线程处理的速度,它将会不断的创建新的线程,直到耗尽所有CPU和内存资源。它的运行流程如图:
- 首先执行
SynchronousQueue.offer(task)
,如果当前maximumPool
中有空闲线程正在执行SynchronousQueue.poll(keepAliveTime,TimeUnit.NANOSECONDS)
,那么主线程执行的offer
操作与空闲线程执行的poll
操作配对成功,主线程把任务交给空闲线程执行,execute
执行成功,否则执行下面的操作。 - 当
maximumPool
为空,或者其中没有空闲线程时,将没有线程执行poll
操作,那么CachedThreadPool
会创建一个新的线程,execute
方法执行成功。 - 在上面的步骤中,线程将任务执行完后,变为空闲状态,将会执行
poll
操作,空闲线程继续等待新的任务到来并配对执行,如果超过60s,则线程将会被终止。由于超过60秒的空闲线程将会被终止,所以长时间保持空闲的CachedThreadPool
不会使用任何资源。
CachedThreadPool的任务传递示意图:
ScheduledThreadPoolExecutor
主要用来在给定的延迟之后运行任务,或者定期执行任务,下面是源码实现:
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}
该类直接继承自ThreadPoolExecutor
,为的是能直接使用已经实现的方法,而且,它新加了几个方法:
-
public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)
//向定时任务线程池提交一个延时Runnable任务(仅执行一次) -
public
ScheduledFuture schedule(Callable callable, long delay, TimeUnit unit);
//向定时任务线程池提交一个延时的Callable任务(仅执行一次) -
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay,long period, TimeUnit unit)
//向定时任务线程池提交一个固定时间间隔执行的任务 -
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay,long delay, TimeUnit unit);
//向定时任务线程池提交一个固定延时间隔执行的任务
也可以向其直接提交普通任务,相当于延时和周期都为0的任务。这里构造时的数值含义与前面的类似,就不赘述了。下面是基本运行流程图:
- 主线程提交普通任务或有延时或周期的任务。并将任务加入具有优先性质的阻塞队列。
- 线程池中的线程每次通过
take()
方法获取任务,然后从任务的getDelay()
方法获取应当延时的时间,当延时达到,执行任务。执行完毕后,判断这是不是一个周期任务,如果是,则继续延时执行任务,如果不是,则继续调用take方法获取任务,如果没有获取到任务,空闲线程将会被终止。
FutureTask
代表异步计算的结果,根据FutureTask.run()方法执行状况,可以分为下面三种状态:
- 未启动:FutureTask.run()方法还没有被执行前
- 已启动:FutureTask.run()方法正在执行
- 已完成:FutureTask.run()方法正常结束、被取消、执行抛出异常、异常结束
下面是FutureTask对应get(),cancel()方法执行示意图: