线程池的实现原理

迈不过友情╰ 2024-03-16 12:33 95阅读 0赞

###  线程池的实现原理  ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">所谓线程池，通俗的理解就是有一个池子，里面存放着已经创建好的线程，当有任务提交给线程池执行时，池子中的某个线程会主动执行该任务。如果池子中的线程数量不够应付数量众多的任务时，则需要自动扩充新的线程到池子中，但是该数量是有限的，就好比池塘的<code>水界线</code>一样。当任务比较少的时候，池子中的线程能够自动回收，释放资源。为了能够异步地提交任务和缓存未被处理的任务，需要有一个任务队列</th> 
  </tr> 
 </thead> 
</table>

![在这里插入图片描述][b8490e3b19334d348d16570bebcdfc1f.png_pic_center]  
\-----------------------------------------------------------------------------读书笔记摘自书名：Java高并发编程详解：多线程与架构设计 作者：汪文君

### 线程池处理流程 ###

###  当向线程池提交一个任务之后，线程池是如何处理这个任务的呢？  ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">前置条件-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------</th> 
   <th align="left">执行步骤</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">首先检测 <strong><code>线程池运行状态</code></strong></td> 
   <td align="left">如果不是<code>RUNNING</code>，则直接拒绝，线程池要保证在<code>RUNNING</code>的状态下执行任务</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">① <code>workerCount &lt; corePoolSize</code></td> 
   <td align="left">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）<br><br>注意：<br>即使线程池中有空闲线程，也会创建一个新的线程来执行新添加的任务<br><br>如果调用了线程池的<code>prestartAllCoreThreads()</code>方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程<br><br><code>workerCount &gt;= corePoolSize</code>时，如果里面有线程的空闲时间超过了<code>keepAliveTime</code>，就将其移除线程池，这样可以动态地调整线程池中线程的数量</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">② <code>workerCount &gt;= corePoolSize</code> &amp;&amp; <code>阻塞队列未满</code></td> 
   <td align="left">将任务加入<code>BlockingQueue</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">③ <code>workerCount &gt;= corePoolSize</code> &amp;&amp; <code>阻塞队列已满</code> &amp;&amp; <code>workerCount &lt; maximumPoolSize</code></td> 
   <td align="left">则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）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">④ <code>workerCount &gt;= corePoolSize</code> &amp;&amp; <code>阻塞队列已满</code> &amp;&amp; <code>workerCount &gt;= maximumPoolSize</code></td> 
   <td align="left">任务将被拒绝，并调用<code>RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()</code>方法</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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### ThreadPoolExecutor执行示意图 → (对应处理流程的①②③④) ###

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### 源码分析 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">上面的流程分析让我们很直观地了解了线程池的工作原理，让我们再通过源代码来看看是如何实现的，线程池执行任务的方法如下。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
</table>

public void execute(Runnable command) {
        
        if (command == null) throw new NullPointerException();
        // 如果线程数小于基本线程数，则创建线程并执行当前任务
        if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {
        
            // 如线程数大于等于基本线程数或线程创建失败，则将当前任务放到工作队列中。
            if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {
        
                if (runState != RUNNING || poolSize == 0) ensureQueuedTaskHandled(command);
            }
            // 如果线程池不处于运行中或任务无法放入队列，并且当前线程数量小于最大允许的线程数量，
            // 则创建一个线程执行任务。
            else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))
            	// 抛出RejectedExecutionException异常
                reject(command); // is shutdown or saturated
        }
    }

public void execute(Runnable command) {
        
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
            
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        
        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);
        }
        
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

### ThreadPoolExecutor执行任务示意图 ###

### 工作线程 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">线程池创建线程时，会将线程封装成工作线程Worker，Worker在执行完任务后，还会循环获取工作队列里的任务来执行。我们可以从Worker类的run()方法里看到这点。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
</table>

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

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<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">线程池中的线程执行任务分两种情况，如下。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">1）在 <em><strong><code>execute()</code></strong></em> 方法中创建一个线程时，会让这个线程执行当前任务。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">2）这个线程执行完上图中 <em><strong><code>1</code></strong></em> 的任务后，会反复从 <em><strong><code>BlockingQueue</code></strong></em> 获取任务来执行。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

\-----------------------------------------------------------------------------读书笔记摘自 书名：Java并发编程的艺术 作者：方腾飞；魏鹏；程晓明

[b8490e3b19334d348d16570bebcdfc1f.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/16/b284d9aa11d1442ca7f42e4c86cc7389.png
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