JAVA线程池(ThreadPoolExecutor)源码分析

JAVA5提供了多种类型的线程池,如果你对这些线程池的特点以及类型不太熟悉或者非常熟悉，请帮忙看看这篇文章(顺便帮忙解决里面存在的问题,谢谢！)：
    http://xtu-xiaoxin.iteye.com/admin/blogs/647580
    
    如果对ThreadPoolExecutor还不是很熟悉，可以看看一篇对ThreadPoolExecutor的介绍的博文：
http://blog.csdn.net/waterbig/archive/2009/11/10/4794244.aspx

    首先,JAVA 中使用ThreadPoolExecutor的常用方式：
    实例代码1 
Java代码  

Runnable runnable = new CountService(intArr);  

       ThreadPoolExecutor execute = (ThreadPoolExecutor)Executors.newFixedThreadPool(10);  

       //或者使用：ThreadPoolExecutor execute = (ThreadPoolExecutor)Executors.newCachedThreadPool();  

       execute.submit(runnable);  

     在分析ThreadPoolExecutor源码前，先了解下面两个概念：
     1.核心线程(任务)：我们定义的线程，即实现了Runnable接口的类，是我们将要放到线程池中执行的类，如实例代码中的CountService类
     2.工作线程：由线程池中创建的线程，是用来获得核心线程并执行核心线程的线程（比较拗口哦,具体看代码就知道是什么东东了）。

    Executors是一个线程池工厂，各种类型的线程池都是通过它来创建的，注意把它和Executor分开，感觉这个线程池工厂命名有点问题。
    我们主要分析下我们提交任务的处理逻辑，即’execute.submit(runnable)’的实现。
Submit()方法是在ThreadPoolExecutor继承的抽象类AbstractExecutorService中实现的，具体代码如下：
   Java代码  

public Future<?> submit(Runnable task) {  

        if (task == null) throw new NullPointerException();  

       //对核心线程的一个包装，RunnableFuture还是一个Runnable  

        RunnableFuture<Object> ftask = newTaskFor(task, null);  

       //核心线程执行逻辑  

        execute(ftask);  

        return ftask;  

    }  

     从代码中可以看出，线程的执行逻辑通过execute()完成，而execute是在AbstractExecutorService的子类ThreadPoolExecutor中实现的。看，一个典型的模板模式！废话少说，下面看ThreadPoolExecutor中execute()方法中代码：
   
    Java代码  

public void execute(Runnable command) {  

        if (command == null)  

            throw new NullPointerException();  

        /* 

         * command线程运行的整个逻辑在 addIfUnderCorePoolSize(command)方法中实现 

         * 一般适用于FixedThreadPool 

         */  

        if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {  

            /* 

             * poolSize >= corePoolSize条件成立情景：当创建的为CacheThreadPool时,条件 

             * 就能成立 

             */  

            if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {  

                if (runState != RUNNING || poolSize == 0)  

                    //两种情况下执行该方法:1.线程池shutdown  2.CacheThreadPool中第一个核心线程的执行  

                    ensureQueuedTaskHandled(command);  

            }  

            //CacheThreadPool中线程的执行逻辑  

            else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))  

                reject(command); // is shutdown or saturated  

        }  

    }  

     注意：CachedThreadPool和FixedThreadPool的逻辑实现都是在ThreadPoolExecutor中实现的。它两的主要区别就是属性corePoolSize以及workQueue的初始值的不同。具体可自己查看工程类Executors的newFixedThreadPool()和newCachedThreadPool方法。由于这些初始值的不同，所以实现的逻辑也不同，具体的我在代码中已经注释了。
    command线程运行的整个逻辑在 addIfUnderCorePoolSize(command)方法中实现的，
详细请看addIfUnderCorePoolSize(command)源码：

  Java代码  

private boolean addIfUnderCorePoolSize(Runnable firstTask) {  

       Thread t = null;  

       final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;  

       mainLock.lock();  

       try {  

        //poolSize < corePoolSize 即当前工作线程的数量一定要小于你设置的线程最大数量  

        //CachedThreadPool永远也不会进入该方法，因为它的corePoolSize初始为0  

           if (poolSize < corePoolSize && runState == RUNNING)  

               t = addThread(firstTask);  

       } finally {  

           mainLock.unlock();  

       }  

       if (t == null)  

           return false;  

       t.start();   //线程执行了  

       return true;  

   }  

     看’t.start()’，这表示工作线程启动了，工作线程t启动的前提条件是’t = addThread(firstTask); ‘返回值t必须不为null。好了，现在想看看java线程池中工作线程是怎么样的吗？请看addThread方法：
    Java代码  

private Thread addThread(Runnable firstTask) {  

    //Worker就是典型的工作线程,所以的核心线程都在工作线程中执行  

       Worker w = new Worker(firstTask);  

       //采用默认的线程工厂生产出一线程。注意就是设置一些线程的默认属性，如优先级、是否为后台线程等  

       Thread t = threadFactory.newThread(w);   

       if (t != null) {  

           w.thread = t;  

           workers.add(w);  

         //没生成一个工作线程 poolSize加1，但poolSize等于最大线程数corePoolSize时，则不能再生成工作线程  

           int nt = ++poolSize;    

           if (nt > largestPoolSize)  

               largestPoolSize = nt;  

       }  

       return t;  

   }  

    看见没，Worker就是工作线程类，它是ThreadPoolExecutor中的一个内部类。下面，我们主要分析Worker类，如了解了Worker类，那基本就了解了java线程池的整个原理了。不用怕，Worker类的逻辑很简单，它其实就是一个线程，实现了Runnable接口的，所以，我们先从run方法入手，run方法源码如下：

  Java代码  

public void run() {  

            try {  

                Runnable task = firstTask;  

                firstTask = null;  

                /** 

                 * 注意这段while循环的执行逻辑,没执行完一个核心线程后,就会去线程池 

                 * 队列中取下一个核心线程,如取出的核心线程为null,则当前工作线程终止 

                 */  

                while (task != null || (task = getTask()) != null) {  

                    runTask(task);  //你所提交的核心线程(任务)的运行逻辑  

                    task = null;  

                }  

            } finally {  

                workerDone(this); // 当前工作线程退出  

            }  

        }  

    }  

     从源码中可看出，我们所提交的核心线程(任务)的逻辑是在Worker中的runTask()方法中实现的。这个方法很简单，自己可以打开看看。这里要注意一点，在runTask()方法中执行核心线程时是调用核心线程的run()方法，这是一个寻常方法的调用，千万别与线程的启动(start())混合了。这里还有一个比较重要的方法，那就是上述代码中while循环中的getTask()方法，它是一个从池队列中取的核心线程（任务）的方法。具体代码如下：

    Java代码  

Runnable getTask() {  

        for (;;) {  

            try {  

                int state = runState;  

                if (state > SHUTDOWN)    

                    return null;  

                Runnable r;  

                if (state == SHUTDOWN)  //帮助清空队列  

                    r = workQueue.poll();  

               /* 

                * 对于条件1，如果可以超时，则在等待keepAliveTime时间后，则返回一null对象,这时就 

                *  销毁该工作线程，这就是CachedThreadPool为什么能回收空闲线程的原因了。 

                * 注意以下几点:1.这种功能情况一般不可能在fixedThreadPool中出现 

                *            2.在使用CachedThreadPool时，条件1一般总是成立,因为CachedThreadPool的corePoolSize 

                *              初始为0 

                */  

                else if (poolSize > corePoolSize || allowCoreThreadTimeOut)  //------------------条件1  

                    r = workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS);    

                else  

                    r = workQueue.take();       //如果队列不存在任何元素 则一直等待。 FiexedThreadPool典型模式----------条件2  

                if (r != null)  

                    return r;  

                if (workerCanExit()) {       //--------------------------条件3  

                    if (runState >= SHUTDOWN) // Wake up others  

                        interruptIdleWorkers();  

                    return null;  

                }  

                // Else retry  

            } catch (InterruptedException ie) {  

                // On interruption, re-check runState  

            }  

        }  

    }  

     从这个方法中，我们需要了解一下几点：
    1.CachedThreadPool获得任务逻辑是条件1，条件1的处理逻辑请看注释，CachedThreadPool执行条件1的原因是：CachedThreadPool的corePoolSize时刻为0。

    2.FixedThreadPool执行的逻辑为条件2,从’workQueue.take()’中我们就明白了为什么FixedThreadPool不会释放工作线程的原因了(除非你关闭线程池)。

    最后，我们了解下Worker(工作线程)终止时的处理吧，这个对理解CachedThreadPool有帮助，具体代码如下：
    Java代码  

/** 

    * 工作线程退出要处理的逻辑 

    * @param w 

    */  

   void workerDone(Worker w) {  

       final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;  

       mainLock.lock();  

       try {  

           completedTaskCount += w.completedTasks;   

           workers.remove(w);  //从工作线程缓存中删除  

           if (--poolSize == 0) //poolSize减一,这时其实又可以创建工作线程了  

               tryTerminate(); //尝试终止  

       } finally {  

           mainLock.unlock();  

       }  

   }  

     注意workDone()方法中的tyrTerminate()方法，它是你以后理解线程池中shuDown()以及CachedThreadPool原理的关键，具体代码如下：    

    Java代码  

private void tryTerminate() {  

    //终止的前提条件就是线程池里已经没有工作线程(Worker)了  

       if (poolSize == 0) {  

           int state = runState;  

           /** 

            * 如果当前已经没有了工作线程(Worker),但是线程队列里还有等待的线程任务,则创建一个 

            * 工作线程来执行线程队列中等待的任务 

            */  

           if (state < STOP && !workQueue.isEmpty()) {      

               state = RUNNING; // disable termination check below  

               Thread t = addThread(null);  

               if (t != null)  

                   t.start();  

           }  

           //设置池状态为终止状态  

           if (state == STOP || state == SHUTDOWN) {  

               runState = TERMINATED;  

               termination.signalAll();   

               terminated();   

           }  

       }  

   }  

     第一次写这么长的博文，还是躲着项目经理写的，真不容易，希望能对想了解java线程池原理的朋友们有一点帮助。

总结

以上是生活随笔为你收集整理的JAVA线程池(ThreadPoolExecutor)源码分析的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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