线程池

线程池能够避免频繁创建销毁线程带来的性能损耗，同时还维护了线程池的一些统计信息。

JDK中线程池的核心类是ThreadPoolExecutor，它的继承链如下

ThreadPoolExecutor——>AbstractExecutorService——>ExecutorService——>Executor

Executor是一个只包含execute方法的接口，它的作用是将Task的提交和Task的执行进行解耦（Netty设计了自己的线程模型，该接口在Netty中也大量使用）。

ExecutorService提供了Executor和Task（借助Futrue接口）的生命周期的管理函数。

下面，主要看ThreadPoolExecutor这个类。

1.组成：

ThreadPoolExecutor包含一个BlockingQueue（workQueue）用于存储任务，一个Set<Worker>（workers）用于存储执行任务的线程。

2.重要初始参数：

（1）int corePoolSize  线程池核心线程数目

（2）int maximumPoolSize  线程最大线程数目

默认情况下，线程池初始化后，是没有线程的，当execute第一个任务时创建第一个Worker（即创建线程）；当线程数小于corePoolSize时，不管有没有空闲的线程，都会创建一个Worker并执行该任务；当线程数大于等于corePoolSize时，新来的任务会优先加入到workQueue，当workQueue满的时候，才会新创建Work线程，当线程数目等于maximumPoolSize且workQueue满的时候，会采用RejectedExecutionHandler根据拒绝策略处理该任务。

（3）long keepAliveTime

大于corePoolSize的空闲线程的最大idle时间，通过BlockingQueue的poll(long timeout, TimeUnit unit)实现。

（4）TimeUnit unit

（5）BlockingQueue workQueue

阻塞队列，三种典型的选择，SynchronousQueue、LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue。

SynchronousQueue：该队列没有容量只是在生产者消费者之间交换信息和任务，此情况下线程池maxsize通常无限制，但也要防止耗尽系统资源。

LinkedBlockingQueue：无界的阻塞队列，maxsize失去作用，同样可能会耗尽系统资源。

ArrayBlockingQueue：queuesize和maxpoolsize要合理配置，大的queuesize和小的maxpoolsize可以减少线程切换的损耗，但是可能会影响吞吐量，小的queuesize和大的maxpoolsize也可能会产生大量线程切换进而影响吞吐量。

（6）ThreadFactory threadFactory

为线程起名字，利于日志分析。

（7）RejectedExecutionHandler

拒绝策略，应用了策略模式，JDK实现了四种，1.抛出异常，2.直接丢弃，3.删除阻塞队列中最老的task，4.添加任务的线程执行该任务（进而减慢生产者速度，达到调节作用）。

3.状态

RUNNING: 接收新任务，并处理阻塞队列中的任务；

SHUTDOWN: 不接收新任务，但处理队列中的任务；

STOP:    不接收新任务，不处理队列中的任务，并中断所有正在执行的任务；

TIDYING:  所有任务都被，worker数目为0，当状态变为TIDYING时，会执行terminated()钩子方法；

TERMINATED: terminated() 方法完成。

RUNNING -> SHUTDOWN： On invocation of shutdown(), perhaps implicitly in finalize()

(RUNNING or SHUTDOWN) -> STOP：On invocation of shutdownNow()

SHUTDOWN -> TIDYING：When both queue and pool are empty

STOP -> TIDYING：When pool is empty

TIDYING -> TERMINATED：When the terminated() hook method has completed

4.源码分析

ThreadPoolExecutor的核心方法是execute方法，其实现其实就是按照前面的执行策略，建立线程（Worker），或者将任务添加到阻塞队列，或者将任务交给拒绝策略。

添加Work的过程需要对mainLock加锁（mainLock用于控制对Worker集合的访问）。

Worker实现了Runnable接口，并继承了AbstractQueuedSynchronizer类（实现了一个不可重入锁，作主要控制work线程的中断，未启动的线程不能中断，执行shutdown方法时，先获取该work的锁才能中断该线程），并且它是ThreadPoolExecutor的内部类（这样它就能访问ThreadPoolExecutor的内部变量和方法，在某种程度上可以说是实现了多继承）。它持有一个线程，一个Runnable即第一个执行的任务，以及一个long表示完成任务的数目。

Worker初始化的时候，state（AbstractQueuedSynchronizer的属性）为-1，避免对为启动的Work调用interrupt方法。

run方法执行ThreadPoolExecutor的runWorker方法，该方法首先获得firstTask，并将其赋值为null使其得到回收，接着在while循环中，执行第一个任务，并不断从阻塞队列中获取任务执行，需要注意的是每次执行任务前都要调用Work实例的加锁方法，并检查线程池的状态（加锁是防止shutdown时，杀死还在执行任务的线程）。

参考文章：

https://www.cnblogs.com/trust-freedom/p/6681948.html#label_3_3