ThreadPoolExecutor源码分析一

 

     在线程池出现之前，每次需要使用线程，都得创建一个线程。但是，在java的运行环境中，创建一个线程是非常耗费资源和时间的。是否可以把线程重复利用，减少线程的创建次数。基于此，java1.5中引入了java的线程池管理。试想如果让你来实现一个线程池的管理，你会怎么实现呢？

 

     下面详细分析java ThreadPoolExecutor类的线程池原理。

 

      线程池ThreadPoolExecutor的使用方，调用方式，是把任务提交到线程池，具体线程的创建和执行是透明的。ThreadPoolExecutor有两部分组成，一个是工作线程列表，另一个是等待队列。

      一个执行任务加入线程池，可简化成下面三种情况。

     1 当工作线程没有打到设定的最大线程数时，线程池将创建一个工作线程来执行任务。

     2 当工作线程已经达到设定的最大线程时，任务将放入等待队列。

     3 当工作线程已经达到设定的最大线程时，队列也排满后，加入的任务将被拒绝

 

     ThreadPoolExecutor 有四个构造方法

 

构造方法一：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }

 

构造方法二：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             threadFactory, defaultHandler);
    }

 

构造方法三：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), handler);
    }

 

构造方法四：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> 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.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

 

参数说明

     int corePoolSize: 线程池启动后，核心线程最大数；当线程数小于corePoolSize时，加入一个任务，就创建一个线程

     BlockingQueue<Runnable> workQueue: 当线程池的线程数达到corePoolSize后，新加入的任务将被加入到队列workQueue中，线程池中的线程执行完任务后，从workQueue中取任务执行

     int maximumPoolSize:当线程池的线程数已经达到corePoolSize之后，workQueue的长度也已经放满之后，线程数继续增加，直到达到maximumPoolSize。所以上面构造方法里要求 maximumPoolSize < corePoolSize 是不被允许的。

     long keepAliveTime：线程的空闲时间，TimeUnit unit是他的时间单位。当线程池中的线程数趋于corePoolSize和maximumPoolSize之间，线程的空闲时间达到keepAliveTime，将被回收。知道线程数降到corePoolSize数之后，就不在回收。如果用户调用方法allowsCoreThreadTimeOut()之后，如果线程空闲时间达到keepAliveTime,线程仍然能被回收

     ThreadFactory threadFactory：创建线程的工厂类

     RejectedExecutionHandler handler：是在线程池已经不能在创建线程了，workQueue队列也已经满了之后，在添加任务之后的拒绝策略。

 

   前面三个构造方法，实际上都会调用到最后一个构造方法。前面三个构造方法和最后一个方法的不同在部分参数没有开放出去，采用了默认值的形式。这是我们一贯的模式，一个主的构造方法，其他构造方法在他上面构建多样化，很多参数都可以采用默认方式，设计出符合各种场景的构造方法。

 

上面列的参数中，有两个参数可以采用默认值  ThreadFactory threadFactory,  RejectedExecutionHandler handler ;  构造方法一中，这两个参数都没传入，使用默认值；构造方法二中， RejectedExecutionHandler handler没传入，使用默认值； 构造方法三中 ThreadFactory threadFactory没传人，使用默认值。

 

这里先谈下线程池已经不在接收任务时，他的拒绝策略分析。有四种策略， CallerRunsPolicy、AbortPolicy、DiscardPolicy、DiscardOldestPolicy，AbortPolicy是线程池的默认拒绝策略。

 

public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        /**
         * Creates a {@code CallerRunsPolicy}.
         */
        public CallerRunsPolicy() { }
 
        /**
         * Executes task r in the caller's thread, unless the executor
         * has been shut down, in which case the task is discarded.
         *
         * @param r the runnable task requested to be executed
         * @param e the executor attempting to execute this task
         */
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
           // 只要线程池没有关闭，添加任务的线程将负责任务的执行
            if (!e.isShutdown()) {
                r.run();
            }
        }
    }

 

CallerRunsPolicy拒绝策略，线程池不能在接收任务后，只要线程池没有关闭，添加任务的线程将负责任务的执行

 

public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        /**
         * Creates an {@code AbortPolicy}.
         */
        public AbortPolicy() { }
 
        /**
         * Always throws RejectedExecutionException.
         *
         * @param r the runnable task requested to be executed
         * @param e the executor attempting to execute this task
         * @throws RejectedExecutionException always
         */
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            // 拒绝后，抛出异常
            throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
                                                 " rejected from " +
                                                 e.toString());
        }
    }

AbortPolicy拒绝策略，线程池不能在接收任务后，在次添加，拒绝策略将抛出异常RejectedExecutionException

 

public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        /**
         * Creates a {@code DiscardPolicy}.
         */
        public DiscardPolicy() { }
 
        /**
         * Does nothing, which has the effect of discarding task r.
         *
         * @param r the runnable task requested to be executed
         * @param e the executor attempting to execute this task
         */
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        }
    }

 

DiscardPolicy拒绝策略，线程池不能在接收任务后，再次添加，什么都不做

 

public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {
        /**
         * Creates a {@code DiscardOldestPolicy} for the given executor.
         */
        public DiscardOldestPolicy() { }
 
        /**
         * Obtains and ignores the next task that the executor
         * would otherwise execute, if one is immediately available,
         * and then retries execution of task r, unless the executor
         * is shut down, in which case task r is instead discarded.
         *
         * @param r the runnable task requested to be executed
         * @param e the executor attempting to execute this task
         */
        public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
            if (!e.isShutdown()) {
                e.getQueue().poll();
                e.execute(r);
            }
        }
    }

 

DiscardOldestPolicy拒绝策略，线程池不能在接收任务后，再次添加，将会从队列头部去掉一个任务，把新任务加入队列。

 

上面四个策略，根据具体场景来使用，也可以使用默认策略AbortPolicy。

 

其他分析接下文 《ThreadPoolExecutor源码分析二》