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  • java线程池框架源代码分析

    相关类Executor,Executors。AbstractExecutorService。ExecutorService

    Executor:整个线程池运行者框架的顶层接口。

    定义了一个execute方法。整个线程运行者框架的核心方法。

    public interface Executor {
    
        void execute(Runnable command);
    }

    ExecutorService:这是一个接口它继承自Executor,定义了shutdown。shutdownNow,awaitTermination,submit。invokeAll等方法。

    AbstractExecutorService:实现了ExecutorService接口中的submit,invokeAll的方法。

      public Future<?

    > submit(Runnable task) { if (task == null) throw new NullPointerException(); RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null); execute(ftask); return ftask; } public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) { if (task == null) throw new NullPointerException(); RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task, result); execute(ftask); return ftask; } public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) { if (task == null) throw new NullPointerException(); RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task); execute(ftask); return ftask; }

          在这里。全部submit方法提交的任务终于还是调用了execute方法。execute是接口Executor中定义的方法,AbstractExecutorService没有实现它,

    须要子类去实现这种方法。ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService,它实现了execute方法。ScheduledThreadPoolExecutor继承自

    ThreadPoolExecutor,并覆盖了ThreadPoolExecutor的execute方法。这种方法是线程运行框者架的核心逻辑,不同的线程池运行者有不同的实现逻辑。


         AbstractExecutorService的功能较为简单。实现了不同參数的submit。invokeAll方法。


    ThreadPoolExecutor线程池运行者:它有一个核心的成员变量:

            private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();

        workers能够看做是ThreadPoolExecutor中用于执行任务的线程池。


        worker是一个封装了一个Thread对象并实现了Runnable接口的类。

    封装Thread非常easy理解,由于它要利用Thread去执行execute方法提交过来的runnable任务。

    可是为什么会继承runnable接口呢?

    以下是剔除了部分代码的Worker源代码:

      private final class Worker
            extends AbstractQueuedSynchronizer
            implements Runnable
        {
        	 final Thread thread;
            
            Runnable firstTask;
    
            Worker(Runnable firstTask) {
                setState(-1); 
                this.firstTask = firstTask;
                this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
            }
    
            public void run() {
                runWorker(this);
            }
    
    
        }

    Worker是ThreadPoolExecutor的一个内部类,Worker本身实现了Runnable接口,并封装了一个Thread对象,最后在构造方法中获取了一个Runnable对象,这个对象就是ThreadPoolExecutor通过execute提交过来的目标任务。

    跟踪runWorker(this)方法:

     final void runWorker(Worker w) {
            Thread wt = Thread.currentThread();
            Runnable task = w.firstTask;
            w.firstTask = null;
            w.unlock(); 
            boolean completedAbruptly = true;
            try {
                while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                    w.lock();
    
                    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();//在这里直接调用了目标任务的run方法,并没有将它传给Thread对象。

    } 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); } }


    回过头来在看看Worker的构造方法:

    Worker(Runnable firstTask) {
            setState(-1); 
            this.firstTask = firstTask;
            this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
        }

    它将自己传给了自己的成员变量thread。

    目标任务被运行的步骤可能就是:Worker的成员变量thread启动后调用worker的run方法。worker的run方法中将自己传给runWorker,runWorker在调用目标运行对象的run方法。


    那么thread是何时被运行的呢?

    以下看看ThreadPoolExecutor中的一个其它方法:

       private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
           ......
            try {
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
                w = new Worker(firstTask);
                final Thread t = w.thread;//这里初始化一个Worker对象w。在将w的成员变量thread付给t
                if (t != null) {
                    mainLock.lock();
                    try {
                        int c = ctl.get();
                        int rs = runStateOf(c);
    
                        if (rs < SHUTDOWN ||
                            (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                            if (t.isAlive()) 
                                throw new IllegalThreadStateException();
                            workers.add(w);
                            int s = workers.size();
                            if (s > largestPoolSize)
                                largestPoolSize = s;
                            workerAdded = true;
                        }
                    } finally {
                        mainLock.unlock();
                    }
                    if (workerAdded) {
                        t.start();//在这里调用t的start方法。
                        workerStarted = true;
                    }
                }
            } finally {
                if (! workerStarted)
                    addWorkerFailed(w);
            }
            return workerStarted;
        }

    这里为什么会设计的这么绕,我想主要是Worker不仅封装了一个thread,并且对目标任务进行了封装。在执行封装过后的目标任务前,addWorker能够做一些相关操作。

    这里只介绍了ThreadPoolExecutor的线程池。那么这个线程池是怎样被维护的。以下介绍几个关键的參数。

    private volatile int corePoolSize;
      private volatile int maximumPoolSize;
      private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;

        这三个是ThreadPoolExecutor的成员变量,当中workQueue跟县城池没有关系。

    workQueue是一个线程安全的堵塞队列。

        corePoolSize是线程池的核心大小。maximumPoolSize是线程池的最大大小。

        当提交新任务时,假设ThreadPoolExecutor中有线程在执行。而且线程的数量小于corePoolSize,那么就会有新的线程被创建。

    假设当前执行的线程数大于corePoolSize,就会放到缓存队列workQueue中。假设缓冲队列也满了。就继续创建线程,直到线程的数量达到maximumPoolSize

     public void execute(Runnable command) {
            if (command == null)
                throw new NullPointerException();
    
            //推断假设当前执行的线程数小于 corePoolSize,加入新的线程(addWorker会加入一个新的线程。上面有介绍),方法直接返回。
            int c = ctl.get();
            if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
                if (addWorker(command, true))
                    return;
                c = ctl.get();
            }
    
    
            //假设当前的执行的线程数大于或等于corePoolSize则新的任务会放到缓存队列中。
            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))
            //最后缓冲队列加入失败,则会继续加入线程。

    假设加入新的线程失败,则拒绝这个任务。 reject(command); }


    还有些其它的參数:

    private volatile ThreadFactory threadFactory //线程的工厂函数。

    private volatile RejectedExecutionHandler handler;//任务拒绝的处理类。 private volatile long keepAliveTime;//任务等待的是将。

    ThreadPoolExecutor有几个构造方法来初始化这些參数。Executors类将这些參数简化了来获得一个ExecutorService的引用。

    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
            return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                          0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                          new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
        }
    
          public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
            return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                          0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                          new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                          threadFactory);
        }
    
         public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
            return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                          60L, TimeUnit.SECONDS,
                                          new SynchronousQueue<Runnable>());
        } 
    
         public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {
            return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                          60L, TimeUnit.SECONDS,
                                          new SynchronousQueue<Runnable>(),
                                          threadFactory);
        }

         这四个方法中前两个的核心线程数和最大线程数同样,全部可执行的线程数是固定的,<=nThreads。

    当任务数大于nThreads时,就是放入缓冲队列中。  后两个方法中,线程数是无边界的,核心线程数是0,最大线程数是整型的最大值,然后假设有线程60秒内没有任务执行的话就销毁。每次有新的任务来,都会创建新的线程或使用曾经创建的线程(60秒内没有任务执行的线程)。

    你可能有疑问。既然核心线程数是0,那么全部的任务不是都放到队里里了吗?那么如今就来看看SynchronousQueue这个队里,能够看看这里的介绍http://wsmajunfeng.iteye.com/blog/1629352/。

        回过头来看看任务提交方法的源代码:

      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)) {//这里是在往队列里方任务,假设不成功就会加入Worker(封装了线程对象)
                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);
        }

          上面链接里的博客提到:offer()往queue里放一个element后马上返回,假设碰巧这个element被还有一个thread取走了,offer方法返回true。觉得offer成功;否则返回false。
    试想一下,第一次提交任务的时候,核心线程数为0,此时没有线程所以没有线程从workQueue中取东西,所以这里的workQueue.offer(command)会返回false,那么就会通过addWorker(command, false)创建一个新的线程。



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