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Java中的线程池是运用场景最多的并发框架,合理的使用线程池能够有如下好处:
降低资源消耗
通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗;提高响应速度
当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能立即执行;提高线程的可管理性
线程是稀缺资源,使用线程池可以进行统一分配、优化和监控;public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueueworkQueue) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);}public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, defaultHandler);}public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, RejectedExecutionHandler handler) { this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), handler);}public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) { if (corePoolSize < 0 || maximumPoolSize <= 0 || maximumPoolSize < corePoolSize || keepAliveTime < 0) throw new IllegalArgumentException(); if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null) throw new NullPointerException(); this.acc = System.getSecurityManager() == null ? null : AccessController.getContext(); this.corePoolSize = corePoolSize; this.maximumPoolSize = maximumPoolSize; this.workQueue = workQueue; this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime); this.threadFactory = threadFactory; this.handler = handler;}
构造器中各个参数的含义:
corePoolSize,该线程池中核心线程数最大值;
maximumPoolSize,该线程池中线程总数最大值;
keepAliveTime,表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止;
unit:参数keepAliveTime的时间单位,有7种取值;
workQueue:一个阻塞队列,用来存储等待执行的任务;
threadFactory:线程工厂,主要用来创建线程;
handler:表示当拒绝处理任务时的策略。
拒绝策略:
ThreadPoolExecutor通过调用execute(Runnable)方法处理任务,execute方法如下:
public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); int c = ctl.get(); if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { int recheck = ctl.get(); if (! isRunning(recheck) && remove(command)) reject(command); else if (workerCountOf(recheck) == 0) addWorker(null, false); } else if (!addWorker(command, false)) reject(command); }
处理过程大概分为如下四步:
如果当前运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务;
如果当前的线程等于或者大于corePoolSize,则将任务加入workQueue;
如果无法将任务加入workQueue,则创建新的线程来处理任务;
如果创建新线程将使当前运行的线程数超过maximumPoolSize,任务将被拒绝,并调用相应的拒绝策略。
ThreadPoolExecutor有两个方法实现往线程池提交任务,分别是execute()和sumbit()方法。前者可以用来提交不需要返回值的任务;后者用于提交需要返回值的任务,返回一个实现Future接口的对象。
查看submit方法的返回值为一个Future,实际上这个Futrue为FutureTask实例,通过此实例,调用get方法,可以阻塞当前线程,直到任务运行完毕,返回结果。
FutureTask状态转换关系如下:
private static final int NEW = 0; private static final int COMPLETING = 1; private static final int NORMAL = 2; private static final int EXCEPTIONAL = 3; private static final int CANCELLED = 4; private static final int INTERRUPTING = 5; private static final int INTERRUPTED = 6;
整个调用链条如下所示:
worker thread -> futureTask.run() -> callable.call() -> task.run()
如果提交的是Callable任务,则只有前面三个调用,具体执行过程如下:
向线程池submit一个Callable任务(Runnable也会被转为Callable), 这时候Callable被传入一个FutureTask实例中;
线程池使用一个线程,执行这个 FutureTask 任务;
线程执行任务过程比较简单,最终会调用Callable.call()或者是 Runnable.run()方法,然后得到一个结果,把结果存储在FutureTask实例的outcome属性中,同时把状态修改为NORMAL,表明任务已经执行完毕,可以获取结果了;
当有多个线程调用FutureTask.get方法,由于任务未执行结束,这时候,线程都将被阻塞休眠,FutureTask中有一个栈,用于存放等待线程,栈顶指针为 FutureTask.waiters引用,当任务执行完毕后,会迭代唤醒整个栈中的线程,这时候,各个线程都将被唤醒,并且可以顺利拿到任务的执行结果(执行结果存于 FutureTask.outcome)。
本文大概介绍了线程池原理以及任务处理过程,希望能对读者在具体使用时提供帮助。
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