java源码-ThreadPoolExecutor(1)

开篇

 ThreadPoolExecutor还是很值得仔细看一看的,所以准备分开两篇文章来说明,这篇文章用来说明ThreadPoolExecutor的构造函数、拒绝策略、以及一些额外的线程池工厂的一些细节。下一篇文章会着重说明ThreadPoolExecutor的执行。
java源码-ThreadPoolExecutor(1)
java源码-ThreadPoolExecutor(2)
java源码-ThreadPoolExecutor(3)


ThreadPoolExecutor类结构

 从ThreadPoolExecutor的类继承关系来看:

  • 接口Executor和ExecutorService都是接口定义。
  • 接口Executor只有一个execute()方法。
  • 接口ExecutorService增加了一些状态判断和任务提交接口。
  • 类AbstractExecutorService实现了定义中的部分接口包括submit方法且新增doInvokeAny相关方法。
  • 类ThreadPoolExecutor继承AbstractExecutorService实现了其他在Executor和ExecutorService中定义的接口
ThreadPoolExecutor类结构
public interface Executor {
    void execute(Runnable command);
}
public interface ExecutorService extends Executor {

    void shutdown();

    List<Runnable> shutdownNow();

    boolean isShutdown();

    boolean isTerminated();

    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);

    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);

    Future<?> submit(Runnable task);

    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException;

    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                  long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException;

    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                    long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {

    protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
        return new FutureTask<T>(runnable, value);
    }

    protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
        return new FutureTask<T>(callable);
    }

    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;
    }

    private <T> T doInvokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                              boolean timed, long nanos)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
        // 省略相关代码
    }

    public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException {
        try {
            return doInvokeAny(tasks, false, 0);
        } catch (TimeoutException cannotHappen) {
            assert false;
            return null;
        }
    }

    public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                           long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
        return doInvokeAny(tasks, true, unit.toNanos(timeout));
    }

    public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException {
        // 省略相关代码
    }

    public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                         long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
        // 省略相关代码
    }

}
public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {

    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
    private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;

    // runState is stored in the high-order bits
    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;

    private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }
    private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }
    private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
}


ThreadPoolExecutor的类定义

ThreadPoolExecutor的构造函数

 ThreadPoolExecutor的核心构造函数其实只有一个,见下面的代码注释。然后需要解释的是构造函数的几个参数:

  • corePoolSize
    核心线程数,默认情况下核心线程会一直存活,即使处于闲置状态也不会受存keepAliveTime限制。

  • maximumPoolSize
    线程池所能容纳的最大线程数。超过这个数的线程将被阻塞。当任务队列为没有设置大小的LinkedBlockingDeque时,这个值无效。

  • keepAliveTime
    非核心线程的闲置超时时间,超过这个时间就会被回收。

  • unit
    指定keepAliveTime的单位,如TimeUnit.SECONDS。当将allowCoreThreadTimeOut设置为true时对corePoolSize生效。

  • workQueue
    线程池中的任务队列.
    常用的有三种队列,SynchronousQueue,LinkedBlockingDeque,ArrayBlockingQueue。

  • threadFactory
    线程工厂,提供创建新线程的功能。

  • RejectedExecutionHandler
    当线程池中的资源已经全部使用,添加新线程被拒绝时,会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法。

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {

    private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler = new AbortPolicy();

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        // 使用了Executors.defaultThreadFactory()创建了线程池工厂
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }


    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             threadFactory, defaultHandler);
    }


    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), handler);
    }

    // 核心构造函数,核心构造函数,核心构造函数,重要事情说三遍!!!
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
                null :
                AccessController.getContext();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }
}



 在ThreadPoolExecutor源码中额外的收获就是线程池工厂的实现方法了,其实我们有时候在使用Executors的多线程的时候一定要传入线程池工厂的实现方式,这样当我们通过jstack等方法定位问题的时候方便鉴别出线程归属。
 Executors的DefaultThreadFactory方法内部通过静态变量tatic final AtomicInteger poolNumber来保证DefaultThreadFactory的实例能够有唯一的id标识,至于线程池工厂创建的线程会自带线程池的前缀以及自增id。
 这也算额外的收获吧。

public class Executors {

    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }


    public static ThreadFactory defaultThreadFactory() {
        return new DefaultThreadFactory();
    }

    static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
        private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
        private final ThreadGroup group;
        private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
        private final String namePrefix;

        DefaultThreadFactory() {
            SecurityManager s = System.getSecurityManager();
            group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
                                  Thread.currentThread().getThreadGroup();
            namePrefix = "pool-" +
                          poolNumber.getAndIncrement() +
                         "-thread-";
        }

        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(group, r,
                                  namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                                  0);
            if (t.isDaemon())
                t.setDaemon(false);
            if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            return t;
        }
    }
}



 RejectedExecutionHandler是一个接口,里面只有一个方法。当要创建的线程数量大于线程池的最大线程数的时候,就会调用这个接口里的这个方法实现任务的拒绝。可以自定义这个接口,实现对这些超出数量的任务的处理。

ThreadPoolExecutor自己已经提供了四个拒绝策略,分别是

  • CallerRunsPolicy:CallerRunsPolicy在任务被拒绝添加后,会调用当前线程池的所在的线程去执行被拒绝的任务
  • AbortPolicy:ThreadPoolExecutor中默认的拒绝策略就是AbortPolicy,直接抛出异常。
  • DiscardPolicy:让被线程池拒绝的任务直接抛弃,不会抛异常也不会执行。
  • DiscardOldestPolicy:抛弃任务队列中最旧的任务也就是最先加入队列的,再把这个新任务添加进去。
public interface RejectedExecutionHandler {
    void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor);
}

public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {

    public AbortPolicy() { }

    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
                                             " rejected from " +
                                             e.toString());
    }
}

public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {

    public DiscardPolicy() { }

    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
    }
}



public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {

    public DiscardOldestPolicy() { }

    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        if (!e.isShutdown()) {
            e.getQueue().poll();
            e.execute(r);
        }
    }
}


public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {

    public CallerRunsPolicy() { }

    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
        if (!e.isShutdown()) {
            r.run();
        }
    }
}


参考文章

Java多线程-线程池ThreadPoolExecutor构造方法和规则
java多线程-ThreadPoolExecutor的拒绝策略RejectedExecutionHandler

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
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