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Java小白也能听懂的线程池的内部原理:老王的洗浴中心

Java小白也能听懂的线程池的内部原理:老王的洗浴中心

作者: 风平浪静如码 | 来源:发表于2019-12-16 16:18 被阅读0次

    餐厅的约会

    餐盘在灯光的照耀下格外晶莹洁白,女朋友拿起红酒杯轻轻地抿了一小口,对我说:“经常听你说线程池,到底线程池到底是个什么原理?”我楞了一下,心里想女朋友今天是怎么了,怎么突然问出这么专业的问题,但做为一个专业人士在女朋友面前也不能露怯啊,想了一下便说:“我先给你讲讲我前同事老王的故事吧!”

    大龄程序员老王

    老王是一个已经北漂十多年的程序员,岁数大了,加班加不动了,升迁也无望,于是拿着手里的一些积蓄,回老家转行创业。他选择了洗浴行业,开一家洗浴中心,是的,一家正规的洗浴中心。之前在北京的时候,喜欢去的澡堂叫“清华池”,他想了想,就给自己的洗浴中心取名为“线程池”。

    线程池洗浴中心

    线程池开业以后,老王发现有顾客想做足疗,于是就招聘了1个足疗技师,多增加了一项业务增加了收入。随着做足疗的顾客增多,为了赚更多钱又招聘了4个足疗技师。
    过了一段时间,洗浴中心的生意越来越好,做足疗的顾客也越来越多。但是,老王发现自己店里的足疗技师已经有5个足疗技师,再招聘就太多了,支付不起再多工资了。足疗技师忙不过来怎么办?老王是个聪明人,马上想到办法:让顾客排队,有哪个足疗技师做完了,空闲出来了,就在队伍里再叫一个顾客继续做。

    忙碌的周末

    一到周末,来洗浴中心的顾客比平时多了几倍,想足疗的顾客排队时间太长,顾客们已经不耐烦了。老王马上做出反应,又紧急从其他洗浴中心招聘了5个足疗技师,为队伍里顾客做足疗,大大减少排队的顾客。
    不过,有时生意太火爆了,紧急招聘的技师也用上了,顾客排队时间也是很长,再来新的顾客,老王只能满脸赔笑地和顾客说:“您下次再来吧,下次给您找个好技师。”,把顾客拒之门外。
    过了周末以后,店里不能养闲人啊,老王就把紧急招聘的技师都辞退了。

    老王的经营之道

    老王的生意越做越红火,很快就要开分店、融资上市、走上人生巅峰。既然这么成功,就让我们来复盘一下他的经营之道吧。

    如果你了解了老王的经营之道,线程池就不难理解了,把顾客替换成务,把足疗技师替换成线程线程池洗浴中心就是线程池了,线程池的内部原理就是这样的:

    梦醒

    铃铃铃,闹铃把我吵醒,原来是一场梦啊,我哪有什么女朋友?今天上午有一个面试,赶紧起床洗漱完毕,就出发了。在路上回想那个奇怪的梦,要不再复习一下线程池的内部原理吧!
    先看一下ThreadPoolExecutor类的execute方法:

    public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        //获取clt,clt记录着线程池状态和运行线程数。
        int c = ctl.get();
        //运行线程数小于核心线程数时,创建线程放入线程池中,并且运行当前任务。
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            //创建线程失败,重新获取clt。
            c = ctl.get();
        }
        //线程池是运行状态并且运行线程大于核心线程数时,把任务放入队列中。
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            //重新检查线程池不是运行状态时,
            //把任务移除队列,并通过拒绝策略对该任务进行处理。
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            //当前运行线程数为0时,创建线程加入线程池中。
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        //运行线程大于核心线程数时并且队列已满时,
        //创建线程放入线程池中,并且运行当前任务。
        else if (!addWorker(command, false))
            //运行线程大于最大线程数时,失败则拒绝该任务
            reject(command);
    }
    

    在execute方法中,多次调用的addWorker方法,再看一下这个方法:

    private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
        retry:
        for (;;) {
            //获取clt,clt记录着线程池状态和运行线程数。
            int c = ctl.get();
            //获取线程池的运行状态。
            int rs = runStateOf(c);
    
            //线程池处于关闭状态,或者当前任务为null
            //或者队列不为空,则直接返回失败。
            if (rs >= SHUTDOWN &&
                ! (rs == SHUTDOWN &&
                   firstTask == null &&
                   ! workQueue.isEmpty()))
                return false;
    
            for (;;) {
                //获取线程池中的线程数
                int wc = workerCountOf(c);
                //线程数超过CAPACITY,则返回false;
                //这里的core是addWorker方法的第二个参数,
                //如果为true则根据核心线程数进行比较,
                //如果为false则根据最大线程数进行比较。
                if (wc >= CAPACITY ||
                    wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                    return false;
                //尝试增加线程数,如果成功,则跳出第一个for循环
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                    break retry;
                //如果增加线程数失败,则重新获取ctl
                c = ctl.get();
                //如果当前的运行状态不等于rs,说明状态已被改变,
                //返回第一个for循环继续执行
                if (runStateOf(c) != rs)
                    continue retry;
            }
        }
    
        boolean workerStarted = false;
        boolean workerAdded = false;
        Worker w = null;
        try {
            //根据当前任务来创建Worker对象
            w = new Worker(firstTask);
            final Thread t = w.thread;
            if (t != null) {
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
                mainLock.lock();
                try {
                    //获得锁以后,重新检查线程池状态
                    int rs = runStateOf(ctl.get());
    
                    if (rs < SHUTDOWN ||
                        (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                        if (t.isAlive())
                            throw new IllegalThreadStateException();
                        //把刚刚创建的线程加入到线程池中
                        workers.add(w);
                        int s = workers.size();
                        //记录线程池中出现过的最大线程数量
                        if (s > largestPoolSize)
                            largestPoolSize = s;
                        workerAdded = true;
                    }
                } finally {
                    mainLock.unlock();
                }
                if (workerAdded) {
                    //启动线程,开始运行任务
                    t.start();
                    workerStarted = true;
                }
            }
        } finally {
            if (! workerStarted)
                addWorkerFailed(w);
        }
        return workerStarted;
    }
    

    面试

    一个中年男子坐在我面前,对我说:“您好,我是今天的面试官。”我微笑地回应:“您好。”面试官面无表情地问我:“线程池一定用过吧,能说说线程池的内部原理嘛?”我差点笑出声来,自信满满地说……

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