Java多线程:ThreadPoolExecutor详解

http://blog.csdn.net/java2000_wl/article/details/22097059

ThreadPoolExecutor是JDK并发包提供的一个线程池服务，基于ThreadPoolExecutor可以很容易将一个Runnable接口的任务放入线程池中。

ThreadPoolExecutor的构建参数：

[java]   view plain  copy  print ? public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                             int maximumPoolSize,                             long keepAliveTime,                             TimeUnit unit,                             BlockingQueue<Runnable> workQueue,                             RejectedExecutionHandler handler) {       this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,            Executors.defaultThreadFactory(), handler);   }  

1. 参数解释 corePoolSize：         核心线程数，会一直存活，即使没有任务，线程池也会维护线程的最少数量 maximumPoolSize： 线程池维护线程的最大数量 keepAliveTime：      线程池维护线程所允许的空闲时间，当线程空闲时间达到keepAliveTime，该线程会退出，直到线程数量等于corePoolSize。如果allowCoreThreadTimeout设置为true，则所有线程均会退出直到线程数量为0。 unit： 线程池维护线程所允许的空闲时间的单位、可选参数值为：TimeUnit中的几个静态属性：NANOSECONDS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、SECONDS。 workQueue： 线程池所使用的缓冲队列，常用的是：java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue handler： 线程池中的数量大于maximumPoolSize，对拒绝任务的处理策略，默认值ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()。

2. execute方法JDK 实现

[java]   view plain  copy  print ? public void execute(Runnable command) {       if (command == null)           throw new NullPointerException();       if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {           if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {               if (runState != RUNNING || poolSize == 0)                   ensureQueuedTaskHandled(command);           }           else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))               reject(command); // is shutdown or saturated       }   }  

一个任务通过 execute(Runnable)方法被添加到线程池，任务就是一个Runnable类型的对象，任务的执行方法就是run()方法，如果传入的为null，侧抛出NullPointerException。

如果当前线程数小于corePoolSize，调用addIfUnderCorePoolSize方法，addIfUnderCorePoolSize方法首先调用mainLock加锁，再次判断当前线程数小于corePoolSize并且线程池处于RUNNING状态，则调用addThread增加线程

addIfUnderCorePoolSize方法实现：

[java]   view plain  copy  print ? private boolean addIfUnderCorePoolSize(Runnable firstTask) {       Thread t = null;       final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;       mainLock.lock();       try {           if (poolSize < corePoolSize && runState == RUNNING)               t = addThread(firstTask);       } finally {           mainLock.unlock();       }       if (t == null)           return false;       t.start();       return true;   }  

addThread方法首先创建Work对象，然后调用threadFactory创建新的线程，如果创建的线程不为null，将Work对象的thread属性设置为此创建出来的线程，并将此Work对象放入workers中，然后在增加当前线程池的中线程数，增加后回到addIfUnderCorePoolSize方法 ，释放mainLock，最后启动这个新创建的线程来执行新传入的任务。

addThread方法实现：

[java]   view plain  copy  print ?     private Thread addThread(Runnable firstTask) {           Worker w = new Worker(firstTask);           Thread t = threadFactory.newThread(w);<span style="color:#ff0000;"></span>           if (t != null) {               w.thread = t;               workers.add(w);               int nt = ++poolSize;               if (nt > largestPoolSize)                   largestPoolSize = nt;           }           return t;       }  

ThreadFactory 接口默认实现DefaultThreadFactory

[java]   view plain  copy  print ? public Thread newThread(Runnable r) {       Thread t = new Thread(group, r,                             namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),                             0);       if (t.isDaemon())           t.setDaemon(false);       if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)           t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);       return t;   }  

从addThread方法看得出，Worker对象包装了参数传入的任务，threadFactory新创建的线程包装了Worker对象，在执行新创建线程的run方法时，调用到了Worker对象的run方法.

Worker的run方法

[java]   view plain  copy  print ? public void run() {       try {           Runnable task = firstTask;           firstTask = null;           while (task != null || (task = getTask()) != null) {               runTask(task);               task = null;           }       } finally {           workerDone(this);       }   }  

从以上方法可以看出，Worker所在的线程启动后，首先执行创建其时传入的Runnable任务，执行完成后，循环调用getTask来获取新的任务，在没有任务的情况下，退出此线程。

getTask方法实现：

[java]   view plain  copy  print ? Runnable getTask() {       for (;;) {           try {               int state = runState;               if (state > SHUTDOWN)                   return null;               Runnable r;               if (state == SHUTDOWN)  // Help drain queue                   r = workQueue.poll();               else if (poolSize > corePoolSize || allowCoreThreadTimeOut)                   r = workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS);               else                   r = workQueue.take();               if (r != null)                   return r;               if (workerCanExit()) {                   if (runState >= SHUTDOWN) // Wake up others                       interruptIdleWorkers();                   return null;               }               // Else retry           } catch (InterruptedException ie) {               // On interruption, re-check runState           }       }   }  

getTask就是通过WorkQueue的poll或task方法来获取下一个要执行的任务。

回到execute方法  ，execute 方法部分实现：

[java]   view plain  copy  print ? if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {                  if (runState != RUNNING || poolSize == 0)                      ensureQueuedTaskHandled(command);              }              else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))                  reject(command); // is shutdown or saturated  

 

如果当前线程池数量大于corePoolSize或addIfUnderCorePoolSize方法执行失败，则执行后续操作；如果线程池处于运行状态并且workQueue中成功加入任务，再次判断如果线程池的状态不为运行状态或当前线程池数为0，则调用ensureQueuedTaskHandled方法

ensureQueuedTaskHandled方法实现：

[java]   view plain  copy  print ? private void ensureQueuedTaskHandled(Runnable command) {       final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;       mainLock.lock();       boolean reject = false;       Thread t = null;       try {           int state = runState;           if (state != RUNNING && workQueue.remove(command))               reject = true;           else if (state < STOP &&                    poolSize < Math.max(corePoolSize, 1) &&                    !workQueue.isEmpty())               t = addThread(null);       } finally {           mainLock.unlock();       }       if (reject)           reject(command);       else if (t != null)           t.start();   }  

ensureQueuedTaskHandled方法判断线程池运行，如果状态不为运行状态，从workQueue中删除， 并调用reject做拒绝处理。

reject方法实现:

[java]   view plain  copy  print ? void reject(Runnable command) {       handler.rejectedExecution(command, this);   }  

再次回到execute方法，

[java]   view plain  copy  print ? if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {                  if (runState != RUNNING || poolSize == 0)                      ensureQueuedTaskHandled(command);              }              else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))                  reject(command); // is shutdown or saturated  

如线程池workQueue offer失败或不处于运行状态，调用addIfUnderMaximumPoolSize，addIfUnderMaximumPoolSize方法基本和addIfUnderCorePoolSize实现类似，不同点在于根据最大线程数（maximumPoolSize）进行比较，如果超过最大线程数，返回false，调用reject方法，下面是addIfUnderMaximumPoolSize方法实现：

[java]   view plain  copy  print ? private boolean addIfUnderMaximumPoolSize(Runnable firstTask) {          Thread t = null;          final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;          mainLock.lock();          try {              if (poolSize < maximumPoolSize && runState == RUNNING)                  t = addThread(firstTask);          } finally {              mainLock.unlock();          }          if (t == null)              return false;          t.start();          return true;      }  

 

3. 添加任务处理流程 当一个任务通过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时： 如果当前线程池中的数量小于corePoolSize，并线程池处于Running状态，创建并添加的任务。 如果当前线程池中的数量等于corePoolSize，并线程池处于Running状态，缓冲队列 workQueue未满，那么任务被放入缓冲队列、等待任务调度执行。 如果当前线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue已满，并且线程池中的数量小于maximumPoolSize，新提交任务会创建新线程执行任务。

如果当前线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue已满，并且线程池中的数量等于maximumPoolSize，新提交任务由Handler处理。

当线程池中的线程大于corePoolSize时，多余线程空闲时间超过keepAliveTime时，会关闭这部分线程。

4. RejectedExecutionHandler  默认有四个选择：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()              当线程池中的数量等于最大线程数时、直接抛出抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常

[java]   view plain  copy  print ? 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) {           throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +                                                " rejected from " +                                                e.toString());       }   }  

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()       当线程池中的数量等于最大线程数时、重试执行当前的任务，交由调用者线程来执行任务

[java]   view plain  copy  print ? 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) {            if (!e.isShutdown()) {                r.run();            }        }    }  

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()   当线程池中的数量等于最大线程数时、抛弃线程池中最后一个要执行的任务，并执行新传入的任务

[java]   view plain  copy  print ? 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);             }         }     }  

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()            当线程池中的数量等于最大线程数时，不做任何动作

[java]   view plain  copy  print ? 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) {       }   }