今天简单来和大家一起学习一下，java中的ThreadPoolExecutor线程池。
线程池简介
背书中，线程池是一个并发框架，在初始化一个多线程应用程序过程中创建一个线程集合，然后在需要执行新的任务时重用这些线程而不是新建一个线程。
合理使用线程池有以下几个好处
1.线程池可以利用已经创建好的线程重复执行任务，避免了线程创建、销毁带来的系统资源上的开支。所以线程池减少了系统资源消耗。
2.有任务时，线程池可以利用空闲的线程去执行任务，提高了系统的响应速率。
3.使用线程可以提高系统的并发处理能力，但是不合理的创建、使用线程会严重损耗系统的资源，线程的上下文环境切换也会带来系统资源上的开支，使用线程池可以对线程进行统一的分配、调优、监控。
线程池的实现原理
前面我已经在《并行执行任务的Fork/Join框架》一文中，给大家介绍了ForkJoinPool线程池，今天就以ThreadPoolExecutor为我们的猪脚吧，先举个栗子，然后在根据ThreadPoolExecutor使用，和大家一起分析源码。
举个栗子
/**
* @Description: .
* @Author: ZhaoWeiNan .
* @CreatedTime: 2017/8/20 .
* @Version: 1.0 .
*/
public class Demo {
/**
* 初始化线程池
*/
private ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 10, 20, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(10),
new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
public static void main(String[] args) {
Demo demo = new Demo();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
final int time = i;
//把线程添加到线程池中
demo.threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("任务索引是:" + time);
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
}
1.构造函数
通过构造函数来看看ThreadPoolExecutor的成员变量。
/**
* 创建新线程的工厂。
*
*/
private volatile ThreadFactory threadFactory;
/**
* 当线程池中线程数量或者线程池停止时被调用的处理类.
*/
private volatile RejectedExecutionHandler handler;
/**
* 空闲线程等待工作的超时时间
*/
private volatile long keepAliveTime;
/**
* 默认为false: 核心线程即使在空闲的时候也保持存活
* true: 核心线程使用keepAliveTime去等待工作
*/
private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
/**
* 核心线程池的大小，保持存活的工作线程的最小数量。
*/
private volatile int corePoolSize;
/**
* 线程池的最大容量
*/
private volatile int maximumPoolSize;
/**
* 线程池中的任务队列，是用了阻塞队列来实现（有机会为大家介绍）
*/
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
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;
}
2.看看把线程加入线程池的execute方法
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
/**
* 按3个步骤走：
*/
int c = ctl.get();
/**
* 1.如果少于核心线程池大小corePoolSize的线程处于RUNNING状态，
* 开一个新的线程，把command对象作为该线程的第一个任务。
* 调用addWorker方法，原子性操作判断command的状态和worker的数量
* 防止在线程池不能添加线程的时候添加线程。
*/
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
/**
* 2.如果一个任务成功加入到阻塞队列中，添加一个线程，还要进行第二次检查。
* 因为一已经存在的线程可以能已经死亡，或者这个线程池已经关闭当要添加线程时。
* 所以我们进行了第二次检查状态，进行必要的入队回滚，或者池中没有线程时去
* 创建一个新的线程。
*/
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
/**
* 3.如果任务不能入队，我们尝试创建一个新的线程，如果创建线程失败可，
* 我们知道了，线程池现在是关闭状态或者是饱和状态，所以我们拒绝了这个任务。
*/
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
3.看看addWorker方法
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
retry:
for (;;) {
//获取状态
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
// 检查状态，检查队列和任务是否为空
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
for (;;) {
//获取worker的数量
int wc = workerCountOf(c);
//判断worker的数量
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
//重新获取一次状态
c = ctl.get();
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
//由于worker数量改变导致CAS（原子操作）失败，重新进入内部循环
}
}
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
//顶一个一个worker对象
Worker w = null;
try {
//创建一个可重入锁
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
//利用传入的任务对象，初始化worker对象
w = new Worker(firstTask);
//创建一个对象
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
//加锁
mainLock.lock();
try {
// 在获取到锁的情况下，再次检查状态
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
//先检查线程t是否已经start
if (t.isAlive())
throw new IllegalThreadStateException();
//加入到workers中
//看一眼 workers
// private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();
// workers保存了所有已经获取到了mainLock锁的worker对象
workers.add(w);
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
if (workerAdded) {
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
4.看看Worker这个类
worker
Worker是ThreadPoolExecutor中的一个内部类，实现了Runnable接口，是一个线程类，主要使用来，执行加入到线程池中的任务
线程池的监控
线程池有一些属性，可以支持我们对线程池进行了一些监控，在出现问题的时候可以很方便的进行问题的定位：
/**
* 线程池里曾经创建过的最大线程数，如果该数等于线程池的大小，证明该线程池曾经被打满过
*/
private int largestPoolSize;
/**
* 线程中已经完成的任务数量
*/
private long completedTaskCount;
/**
* 获取线程池中活动的线程数
*/
public int getActiveCount() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
int n = 0;
for (ThreadPoolExecutor.Worker w : workers)
if (w.isLocked())
++n;
return n;
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
/**
* 线程池的线程数量
*/
public int getPoolSize() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// Remove rare and surprising possibility of
// isTerminated() && getPoolSize() > 0
return runStateAtLeast(ctl.get(), TIDYING) ? 0
: workers.size();
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
另外，线程池中，beforeExecute、afterExecute、terminated方法，都是空方法，可以重写这三个方法，在执行任务前、执行任务后、线程池关闭时执行代码来进行线程池的监控，例如可以统计任务执行时间等
protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) { }
protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) { }
protected void terminated() { }
合理配置线程池
线程池的怎么配置，可能是一直困扰着我和大家的一个问题，具体合理配置我一直没有实践的做过实验，都是使用了度娘到的大神给的配置建议
CPU密集型任务
CPU密集型任务尽量配置少的线程数，一般为CPU个数 + 1
IO密集型任务
IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，线程数可以设置多一点，一般为CPU个数的两倍
最后套用阿里巴巴Java开发手册中的一句话
阿里开发规约
ThreadPoolExecutor就为大家简单的说到这，欢迎大家来交流，指出文中一些说错的地方，让我加深认识，愿大家没有bug，谢谢！
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