样例及原理
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
2, // 核心线程数
4, // 最大线程数
5, TimeUnit.SECONDS, // 最大线程的回收时间
new ArrayBlockingQueue<>(999), // 阻塞队列
(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor)->{
// 自定义拒绝策略
}
);
@Test
public void test(){
executor.execute(()->{
// 交给线程池执行的任务
});
Future<String> future = executor.submit(()->{
// 交给线程池执行的有返回值的任务
return "";
});
}execute原理
线程池工作流程
- 工作线程数 < 核心线程数，创建线程
线程一直处于while循环中（不被释放），首次直接执行任务，之后以take方式获取阻塞队列任务
- 工作线程数 >= 核心线程数，offer方式将任务加入阻塞队列
- offer成功：什么都不用做，等待队列任务被消费即可
- offer失败：创建最大线程；
最大线程会采用poll+超时时间的方式获取阻塞队列任务；超时未获取到任务，会跳出循环最大线程释放
超级变量ctl：记录线程池状态及个数
// -- 线程池生命周期的各个状态（COUNT_BITS=29）
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;
// -- 最高3位标识状态，其余低位表线程个数
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(
// (RUNNING | 0)
// 初始值：1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
ctlOf(RUNNING, 0));
// 0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;
// == 1.获取工作线程数方法，取低29位
// 入参c：ctl.get()
// 以ctl初始值为例：
// 1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
// 0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 (CAPACITY)
// &操作结果是0
private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }
// == 2.获取状态的方法，取高3位
// 入参c：ctl.get()
// 以ctl初始值为例：
// 1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
// 1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 (~CAPACITY)
// &操作结果是RUNNING
private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }线程池接收任务的核心处理
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
int c = ctl.get();
// == 1.小于核心线程数，增加工作线程
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
// == 2.线程池正在运行，且正常添加任务
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
// -- 2.1 线程池处于非运行状态，且任务能从队列中移除：则执行拒绝策略
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
// -- 2.2 无工作线程，直接创建无任务线程
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
// == 3.最大线程创建失败：则执行拒绝策略
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
新增线程做了哪些操作？
private boolean addWorker(Runnable firstTask,
// -- true：增加核心线程数
// -- false：增加最大线程数
boolean core) {
// == 1.判定是否允许新增线程，如果允许则增加线程计数
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// 线程池状态判定
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);
// ## 线程数判定：
// 大于线程允许的最大值，或大于线程参数（根据core，判定核心线程数或最大线程数）
// 则返回false
if (wc >= CAPACITY
|| wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize)){
return false;
}
// ## 增加线程计数，成功后跳出外层循环
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
c = ctl.get(); // Re-read ctl
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
}
}
// == 2.新增线程，并让线程执行任务
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
// ## 2.1 创建worker，构造函数中创建线程
w = new Worker(firstTask);
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
// ## 2.2 加锁，向工作线程集合中加入新增的线程
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();
workers.add(w);
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 2.2步骤结束
// ## 2.3 任务开始执行：新增的工作线程执行start方法
if (workerAdded) {
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
工作线程如何工作？
public void run() {
runWorker(this);
}
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
w.unlock(); // allow interrupts
boolean completedAbruptly = true;
try {
// ## 循环中
while (task != null
// == 1.take方式从阻塞队列里获取任务，如果无任务则阻塞
// 未获取到任务，将跳出循环——意味着本线程释放
|| (task = getTask()) != null) {
// -- 加锁执行任务（Worker继承了AQS）
w.lock();
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
// 任务执行前的函数，需自定义实现
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
// == 2.从阻塞队列里获取任务，如果有任务则当前线程执行
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 {
// 任务执行后的函数，需自定义实现
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
task = null;
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}具体的任务获取方法
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);
// ## 允许核心线程执行任务超时，或者线程数已经超过了核心线程数（已经是最大线程开始执行任务）
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
// 工作线程数递减，比如超时获取任务情况
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
continue;
}
try {
// ##
// -- 有超时设置，采用`poll+超时`的方式从阻塞队列获取任务
// 如：最大线程超时未获取到任务，将返回null
// -- 无超时设置，采用`take`的方式从阻塞队列获取任务（如果无任务，则阻塞）
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false;
}
}
}