java 线程池 工作队列是如何工作的

如题所述

使用线程池的好处

1、降低资源消耗

可以重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。

2、提高响应速度

当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。

3、提高线程的可管理性

线程是稀缺资源,如果无限制地创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一分配、调优和监控

线程池的工作原理

首先我们看下当一个新的任务提交到线程池之后,线程池是如何处理的

1、线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务,则执行第二步。

2、线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里进行等待。如果工作队列满了,则执行第三步

3、线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务

线程池饱和策略

这里提到了线程池的饱和策略,那我们就简单介绍下有哪些饱和策略:

AbortPolicy

为Java线程池默认的阻塞策略,不执行此任务,而且直接抛出一个运行时异常,切记ThreadPoolExecutor.execute需要try catch,否则程序会直接退出。

DiscardPolicy

直接抛弃,任务不执行,空方法

DiscardOldestPolicy

从队列里面抛弃head的一个任务,并再次execute 此task。

CallerRunsPolicy

在调用execute的线程里面执行此command,会阻塞入口

用户自定义拒绝策略(最常用)

实现RejectedExecutionHandler,并自己定义策略模式

下我们以ThreadPoolExecutor为例展示下线程池的工作流程图

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1、如果当前运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。

2、如果运行的线程等于或多于corePoolSize,则将任务加入BlockingQueue。

3、如果无法将任务加入BlockingQueue(队列已满),则在非corePool中创建新的线程来处理任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。

4、如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize,任务将被拒绝,并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

ThreadPoolExecutor采取上述步骤的总体设计思路,是为了在执行execute()方法时,尽可能地避免获取全局锁(那将会是一个严重的可伸缩瓶颈)。在ThreadPoolExecutor完成预热之后(当前运行的线程数大于等于corePoolSize),几乎所有的execute()方法调用都是执行步骤2,而步骤2不需要获取全局锁。

线程池只是并发编程中的一小部分,下图是史上最全面的Java的并发编程学习技术总汇

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关键方法源码分析

我们看看核心方法添加到线程池方法execute的源码如下:

//     //Executes the given task sometime in the future.  The task     //may execute in a new thread or in an existing pooled thread.     //     // If the task cannot be submitted for execution, either because this     // executor has been shutdown or because its capacity has been reached,     // the task is handled by the current {@code RejectedExecutionHandler}.     //     // @param command the task to execute     // @throws RejectedExecutionException at discretion of     //         {@code RejectedExecutionHandler}, if the task     //         cannot be accepted for execution     // @throws NullPointerException if {@code command} is null     //    public void execute(Runnable command) {        if (command == null)            throw new NullPointerException();        //         // Proceed in 3 steps:         //         // 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to         // start a new thread with the given command as its first         // task.  The call to addWorker atomically checks runState and         // workerCount, and so prevents false alarms that would add         // threads when it shouldn't, by returning false.         // 翻译如下:         // 判断当前的线程数是否小于corePoolSize如果是,使用入参任务通过addWord方法创建一个新的线程,         // 如果能完成新线程创建exexute方法结束,成功提交任务         // 2. If a task can be successfully queued, then we still need         // to double-check whether we should have added a thread         // (because existing ones died since last checking) or that         // the pool shut down since entry into this method. So we         // recheck state and if necessary roll back the enqueuing if         // stopped, or start a new thread if there are none.         // 翻译如下:         // 在第一步没有完成任务提交;状态为运行并且能否成功加入任务到工作队列后,再进行一次check,如果状态         // 在任务加入队列后变为了非运行(有可能是在执行到这里线程池shutdown了),非运行状态下当然是需要         // reject;然后再判断当前线程数是否为0(有可能这个时候线程数变为了0),如是,新增一个线程;         // 3. If we cannot queue task, then we try to add a new         // thread.  If it fails, we know we are shut down or saturated         // and so reject the task.         // 翻译如下:         // 如果不能加入任务到工作队列,将尝试使用任务新增一个线程,如果失败,则是线程池已经shutdown或者线程池         // 已经达到饱和状态,所以reject这个他任务         //        int c = ctl.get();        // 工作线程数小于核心线程数        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {            // 直接启动新线程,true表示会再次检查workerCount是否小于corePoolSize            if (addWorker(command, true))                return;            c = ctl.get();        }        // 如果工作线程数大于等于核心线程数        // 线程的的状态未RUNNING并且队列notfull        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {            // 再次检查线程的运行状态,如果不是RUNNING直接从队列中移除            int recheck = ctl.get();            if (! isRunning(recheck) && remove(command))                // 移除成功,拒绝该非运行的任务                reject(command);            else if (workerCountOf(recheck) == 0)                // 防止了SHUTDOWN状态下没有活动线程了,但是队列里还有任务没执行这种特殊情况。                // 添加一个null任务是因为SHUTDOWN状态下,线程池不再接受新任务                addWorker(null, false);        }        // 如果队列满了或者是非运行的任务都拒绝执行        else if (!addWorker(command, false))            reject(command);    }

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