關于線程池創(chuàng)建、執(zhí)行、銷毀的原理及分析
線程池的執(zhí)行原理
假設最大核心數(shù)是2,非核心線程數(shù)為1,隊列長度是3

來第一個任務的時候,沒有工作線程在工作,需要創(chuàng)建一個


來第二個任務的時候,發(fā)現(xiàn)當前核心線程數(shù)小于最大核心線程數(shù),所以繼續(xù)創(chuàng)建線程來處理任務


當來第三個任務的時候,發(fā)現(xiàn)當前核心線程數(shù)已經等于最大核心線程數(shù)了,所以把新來的任務放到taskQueue中

后面來第四個、第五個任務也會放在taskQueue中

當來第六個任務的時候,發(fā)現(xiàn)taskQueue已經滿了,所以會創(chuàng)建一個非核心線程來處理任務

當來第七個任務的時候,因為線程數(shù)量到最大限度了,taskQueue也滿了,所以就會走拒絕策略,把其中一個任務給拋棄掉,具體拋棄哪個需要根據(jù)選擇的拒絕策略來定。
創(chuàng)建線程這里需要考慮并發(fā)的問題,即多個任務同時過來了,需要串行創(chuàng)建線程,否則,可能會導致超賣的情況(即創(chuàng)建的線程超過了最大線程數(shù)),具體是通過CAS樂觀鎖實現(xiàn),代碼解釋如下:
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();//獲取當前線程池的控制狀態(tài)。
int rs = runStateOf(c);//獲取當前線程池的運行狀態(tài)。
// Check if queue empty only if necessary.
//下面這個條件判斷用于判斷線程池是否處于關閉狀態(tài),并且任務隊列不為空。如果線程池的狀態(tài)大于等于SHUTDOWN,并且不滿足線程池狀態(tài)為SHUTDOWN、首個任務為null且任務隊列為空的條件,則返回false。這個判斷是為了確保在線程池關閉時,不再添加新的工作線程。
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);//獲取當前線程池中的工作線程數(shù)量。
//這個條件判斷用于判斷工作線程數(shù)量是否達到上限。如果工作線程數(shù)量大于等于CAPACITY(工作線程數(shù)量的上限)或者大于等于核心線程數(shù)(如果core為true)或最大線程數(shù)(如果core為false),則返回false。這個判斷是為了確保工作線程數(shù)量不超過線程池的限制。
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
//嘗試通過CAS(比較并交換)操作增加工作線程數(shù)量。如果成功增加工作線程數(shù)量,則跳出循環(huán),繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)邏輯。
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
c = ctl.get(); // 重新讀取當前線程池的控制狀態(tài)。
//再次判斷線程池的運行狀態(tài)是否發(fā)生了變化。如果運行狀態(tài)發(fā)生了變化,則繼續(xù)重試內部循環(huán)。這個判斷是為了處理在CAS操作過程中,線程池的狀態(tài)發(fā)生了變化的情況。
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
}
}
...創(chuàng)建線程的邏輯忽略...
}線程執(zhí)行
花開兩朵,各表一枝。
上面說了任務來了之后,是怎么創(chuàng)建線程的,又是怎么暫存任務的。這一節(jié)介紹一下線程是怎么執(zhí)行任務的,以及在不用的時候,線程怎么被銷毀或者?;?。
線程池創(chuàng)建線程并調了thread的start方法之后,該線程會走到下面的runWorker方法。
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
w.unlock(); // allow interrupts
boolean completedAbruptly = true;
try {
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
w.lock();
// If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
// if not, ensure thread is not interrupted. This
// requires a recheck in second case to deal with
// shutdownNow race while clearing interrupt
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
task.run();
} catch (RuntimeException x) {
thrown = x; throw x;
} catch (Error x) {
thrown = x; throw x;
} catch (Throwable x) {
thrown = x; throw new Error(x);
} finally {
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
task = null;
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}當一個線程執(zhí)行完就會自動退出,但是我們知道線程池中的核心線程會一直存活著,想要一直存活,不退出程序就可以了,即循環(huán),從上面的代碼也可以看出來確實是這樣的。但是還有一個疑問,核心線程是一直存活的,但是非核心線程在一定情況是會銷毀的,他們用的是一套代碼邏輯,該怎么實現(xiàn)呢?關鍵點就在getTask這個方法中。
private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
decrementWorkerCount();
return null;
}
int wc = workerCountOf(c);
// Are workers subject to culling?
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
//銷毀線程需要滿足這兩個條件:1. (允許核心線程銷毀 || 線程數(shù)大于核心線程數(shù))&& 達到了銷毀時間;2. 任務隊列中沒有任務了
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
// 這里返回了null,外層方法就跳出了while循環(huán),從而結束該線程
return null;
continue;
}
try {
// 超時時間就是在這里設置的,如果允許超時銷毀,那么就用poll進行拉取任務,超過了keepAliveTime就返回null。take是阻塞性等待
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false;
}
}
}從上面的解析可以看出,如果隊列中沒有任務時,小于核心數(shù)的線程(核心線程數(shù)不銷毀的情況下)會一直阻塞在獲取任務的方法,直到返回任務。(判斷阻塞時并沒有核心線程和非核心線程的概念,只要保證創(chuàng)建出來的線程銷毀到符合預期數(shù)量就ok)。而且執(zhí)行完后 會繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行getTask的邏輯,不斷的處理任務。
總結
以上為個人經驗,希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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