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Java实例教程:ThreadPoolExecutor的原理解析

更新时间:2020-05-28 16:14:44 来源:动力节点 浏览2469次

ThreadPoolExecutor里面使用到JUC同步器框架AbstractQueuedSynchronizer、大量的位操作、CAS操作。ThreadPoolExecutor提供了固定活跃线程、额外的线程、任务队列以及拒绝策略这几个重要的功能。下面我们一起来看看Java线程池ThreadPoolExecutor的原理解析。

Java实例教程:ThreadPoolExecutor的原理解析

1.JUC同步器框架

ThreadPoolExecutor里面使用到JUC同步器框架,主要用于四个方面:

(1)全局锁mainLock成员属性,是可重入锁ReentrantLock类型,主要是用于访问工作线程Worker集合和进行数据统计记录时候的加锁操作。

(2)条件变量termination,Condition类型,主要用于线程进行等待终结awaitTermination()方法时的带期限阻塞。

(3)任务队列workQueue,BlockingQueue类型,任务队列,用于存放待执行的任务。

(4)工作线程,内部类Worker类型,是线程池中真正的工作线程对象。

2.核心线程

这里先参考ThreadPoolExecutor的实现并且进行简化,实现一个只有核心线程的线程池,要求如下:暂时不考虑任务执行异常情况下的处理;任务队列为无界队列;线程池容量固定为核心线程数量;暂时不考虑拒绝策略。

public class CoreThreadPool implements Executor {

    private BlockingQueue<Runnable> workQueue;
    private static final AtomicInteger COUNTER = new AtomicInteger();
    private int coreSize;
    private int threadCount = 0;

    public CoreThreadPool(int coreSize) {
        this.coreSize = coreSize;
        this.workQueue = new LinkedBlockingQueue<>();
    }

    @Override
    public void execute(Runnable command) {
        if (++threadCount <= coreSize) {
            new Worker(command).start();
        } else {
            try {
                workQueue.put(command);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new IllegalStateException(e);
            }
        }
    }

    private class Worker extends Thread {
        private Runnable firstTask;

        public Worker(Runnable runnable) {
            super(String.format("Worker-%d", COUNTER.getAndIncrement()));
            this.firstTask = runnable;
        }

        @Override
        public void run() {
            Runnable task = this.firstTask;
            while (null != task || null != (task = getTask())) {
                try {
                    task.run();
                } finally {
                    task = null;
                }
            }
        }
    }

    private Runnable getTask() {
        try {
            return workQueue.take();
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CoreThreadPool pool = new CoreThreadPool(5);
        IntStream.range(0, 10)
                .forEach(i -> pool.execute(() ->
                        System.out.println(String.format("Thread:%s,value:%d", Thread.currentThread().getName(), i))));
        Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
    }
}


某次运行结果如下:
Thread:Worker-0,value:0
Thread:Worker-3,value:3
Thread:Worker-2,value:2
Thread:Worker-1,value:1
Thread:Worker-4,value:4
Thread:Worker-1,value:5
Thread:Worker-2,value:8
Thread:Worker-4,value:7
Thread:Worker-0,value:6
Thread:Worker-3,value:9

设计此线程池的时候,核心线程是懒创建的,如果线程空闲的时候则阻塞在任务队列的take()方法,其实对于ThreadPoolExecutor也是类似这样实现,只是如果使用了keepAliveTime并且允许核心线程超时则会使用BlockingQueue#poll进行轮询代替永久阻塞。

3.其他附加功能

构建ThreadPoolExecutor实例的时候,需要定义maximumPoolSize(线程池最大线程数)和corePoolSize(核心线程数)。当任务队列是有界的阻塞队列,核心线程满负载,任务队列已经满的情况下,会尝试创建额外的maximumPoolSize-corePoolSize个线程去执行新提交的任务。当ThreadPoolExecutor这里实现的两个主要附加功能是:

(1)一定条件下会创建非核心线程去执行任务,非核心线程的回收周期(线程生命周期终结时刻)是keepAliveTime,线程生命周期终结的条件是:下一次通过任务队列获取任务的时候并且存活时间超过keepAliveTime。

(2)提供拒绝策略,也就是在核心线程满负载、任务队列已满、非核心线程满负载的条件下会触发拒绝策略。

Java实例教程:ThreadPoolExecutor的原理解析

以上就是动力节点java培训机构的小编针对“Java实例教程:ThreadPoolExecutor的原理解析”的内容进行的回答,希望对大家有所帮助,如有疑问,请在线咨询,有专业老师随时为你服务。

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