Spring线程池ThreadPoolTaskExecutor学习总结

ThreadPoolTaskExecutor线程是Spring的线程池,其底层是依据JDK线程池ThreadPoolExecutor来实现的

image.png

1.ThreadPoolTaskExecutor的基本参数:因为它是基于ThreadPoolExecutor来实现的,我们可以参考ThreadPoolExecutor的构造函数


image.png
corePoolSize:线程池维护线程最小的数量,默认为1
maxPoolSize:线程池维护线程最大数量,默认为Integer.MAX_VALUE
keepAliveSeconds:(maxPoolSize-corePoolSize)部分线程空闲最大存活时间,默认存活时间是60s
queueCapacity:阻塞任务队列的大小,默认为Integer.MAX_VALUE,默认使用LinkedBlockingQueue
allowCoreThreadTimeOut:设置为true的话,keepAliveSeconds参数设置的有效时间对corePoolSize线程也有效,默认是flase
threadFactory::用于设置创建线程的工厂,可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。使用开源框架guava提供的ThreadFactoryBuilder可以快速给线程池里的线程设置有意义的名字
rejectedExecutionHandler:拒绝策略,当队列workQueue和线程池maxPoolSize都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy,表示无法处理新任务时抛出异常,有以下四种策略,当然也可以根据实际业务需求类实现RejectedExecutionHandler接口实现自己的处理策略
①AbortPolicy:丢弃任务,并且抛出RejectedExecutionException异常
②DiscardPolicy:丢弃任务,不处理,不抛出异常
③CallerRunsPolicy:只用调用者所在线程来运行任务
③DiscardOldestPolicy:丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务,并且重复该操作

2.线程池的执行流程:当提前任务到当前线程池时,先判断当前线程池中线程数量是否小于corePoolSize,如果小于创建新的线程处理请求,不管当前有没有线程闲置;如果大于等于,则将线程想放入阻塞队列workQueue中,线程池中存在空闲的线程后会去处理workQueue中任务;如果workQueue也满了,则会新建工作线程处理任务,当线程池中的线程大于最大线程数maxPoolSize时,则会用选定的拒绝策略来处理新的线程


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下面是源码部分(使用execute()方法):
注意:ThreadPoolTaskExecutor中execute()有重载方法,但最后都是调用同一方法,处理逻辑相同

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        // ctl记录着runState和workerCount
        int c = ctl.get();
        // 使用workerCountOf取出当前线程池中存在的线程数,与核心线程比较大小
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            // 当前线程小于核心线程,添加线程执行任务,第二个参数表示限制添加线程的数量是和核心线程corePoolSize还是和线程池维护最大线程数maxPoolSize比较
            if (addWorker(command, true))
                // 如果成功择直接返回结果
                return;
            // 失败则重新获取runState和workerCount的值
            c = ctl.get();
        }
        // 如果当前线程池是运行状态并且任务添加到队列成功
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
             // 重新获取runState和workerCount的值
            int recheck = ctl.get();
            // 如果线程池不是运行状态并且任务已经被移除
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                // 根据拒绝策略处理该任务
                reject(command);
                // 判断当前线程池的线程数是否为0
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
              //第一个参数为null,表示在线程池中创建一个线程,但不去启动,第二个参数为false,将线程池的有限线程数量的上限设置为maximumPoolSize
                addWorker(null, false);
        }
        //再次调用addWorker方法,但第二个参数传入为false,将线程池的有限线程数量的上限设置为maximumPoolSize
        else if (!addWorker(command, false))
            // 如果失败拒绝该任务
            reject(command);
    }

从上看出其实线程池执行任务的主要方法是addWorker()方法,execute()方法只是将任务提交以及做一些判断,我们看一下addWorker()方法:

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
        retry:
        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            // 获取运行状态
            int rs = runStateOf(c);

            // Check if queue empty only if necessary.
           // 如果re >= SHUTDOWN (线程池关闭不在接收任务,也不会处理队列中已有的任务),并且rs == SHUTDOWN ,firstTask 为空,阻塞队列workQueue不为空
            if (rs >= SHUTDOWN &&
                ! (rs == SHUTDOWN &&
                   firstTask == null &&
                   ! workQueue.isEmpty()))
                // 返回flase
                return false;

            for (;;) {
                // 获取当前线程池中已有线程数
                int wc = workerCountOf(c);
                // wc >= 容器最大量或者 wc >= 核心线程数或最大维护线程数(根据core值判断以哪个为依据)
                if (wc >= CAPACITY ||
                    wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                    // 返回flase
                    return false;
                //  增加workerCount(原子操作)
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                    // 如果增加成功,则直接返回
                    break retry;
                // 失败重新获取runState
                c = ctl.get();  // Re-read ctl
               // 判断当前runState与最开始rs是否相等,不相等说明状态已经被修改,返回重新执行
                if (runStateOf(c) != rs)
                    continue retry;
                // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
            }
        }

        boolean workerStarted = false;
        boolean workerAdded = false;
        Worker w = null;
        try {
            // 根据firstTask创建Worker开始执行任务
            w = new Worker(firstTask);
            // 根据worker创建一个线程
            final Thread t = w.thread;
            if (t != null) {
                // 使用重入锁的目的是一文workers使用的是 HashSet线程不安全
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
                // 加锁
                mainLock.lock();
                try {
                    // Recheck while holding lock.
                    // Back out on ThreadFactory failure or if
                    // shut down before lock acquired.
                    int rs = runStateOf(ctl.get());
                    // rs  < SHUTDOWN 说明线程池正在处于运行状态,rs =SHUTDOWN firstTask 为空,其中firstTask 为空表示只是新建线程但没有任务需要执行
                    if (rs < SHUTDOWN ||
                        (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                        if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                            // 判断创建的线程是否存活,存活则抛出异常
                            throw new IllegalThreadStateException();
                      // 加入worker中,workers中包含线程池中所有的工作线程,只有只有锁时才能访问
                        workers.add(w);
                      // 获取当前工作线程数 
                        int s = workers.size();
                        if (s > largestPoolSize)
                           // 如果大于最大线程数,将最大线程数重新赋值
                            largestPoolSize = s;
                        // worker的添加工作状态改为true   
                        workerAdded = true;
                    }
                } finally {
                    // 释放锁
                    mainLock.unlock();
                }
                // 如果添加worker工作完成,启动线程,并修改线程启动状态
                if (workerAdded) {
                    t.start();
                    workerStarted = true;
                }
            }
        } finally {
            // 如果线程启动失败
            if (! workerStarted)
                // 将线程从workers中删除,该方法中也是用了重入锁,保证线程安全
                addWorkerFailed(w);
        }
        // 返回线程启动状态
        return workerStarted;
    }

上面源码中调用start()方法启动线程,其实是调用Worker中run()方法来启动,因为Worker实现实现了Runnable接口,如下


image.png

调用Worker的run()方法,从图中可以看出本质执行的方法是runWorker()方法,源码如下:

final void runWorker(Worker w) {
        // 获取当前线程
        Thread wt = Thread.currentThread();
        // 获取当前任务
        Runnable task = w.firstTask;
         // 将当前任务与值为空,防止其他线程拿到后执行
        w.firstTask = null;
        //  释放锁 
        w.unlock(); // allow interrupts
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
            // task不为空,task ==getTask不为空,一直从线程池中获取任务,任务不为空则一直循环
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
              // 加锁
                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())
                    // 如果线程池状态 >= STOP,或者如果线程池状态 >= STOP并且当前线程没有中断,终端当前线程
                    wt.interrupt();
                try {
                    // 空方法,可以自己定义
                    beforeExecute(wt, task);
                    Throwable thrown = null;
                    try {
                      // 执行run方法,其实就是Runable接口中的方法实现
                        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 {
                  // 任务完成后,任务置空,任务完成数累加1,释放锁
                    task = null;
                    w.completedTasks++;
                    w.unlock();
                }
            }
            completedAbruptly = false;
        } finally {
            // 删除已完成的任务
            processWorkerExit(w, completedAbruptly);
        }
    }

源码执行流程图如下:


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