前幾天，技術(shù)群里有個(gè)群友問了一個(gè)關(guān)于線程池的問題，內(nèi)容如圖所示：

關(guān)于線程池相關(guān)知識可以先看下這篇：為什么阿里巴巴Java開發(fā)手冊中強(qiáng)制要求線程池不允許使用Executors創(chuàng)建？

那么就來和大家探討下這個(gè)問題，在線程池中，線程會從 workQueue 中讀取任務(wù)來執(zhí)行，最小的執(zhí)行單位就是 Worker，Worker 實(shí)現(xiàn)了 Runnable 接口，重寫了 run 方法，這個(gè) run 方法是讓每個(gè)線程去執(zhí)行一個(gè)循環(huán)，在這個(gè)循環(huán)代碼中，去判斷是否有任務(wù)待執(zhí)行，若有則直接去執(zhí)行這個(gè)任務(wù)，因此線程數(shù)不會增加。

如下是線程池創(chuàng)建線程的整體流程圖：

首先會判斷線程池的狀態(tài)，也就是是否在運(yùn)行，若線程為非運(yùn)行狀態(tài)，則會拒絕。接下來會判斷線程數(shù)是否小于核心線程數(shù)，若小于核心線程數(shù)，會新建工作線程并執(zhí)行任務(wù)，隨著任務(wù)的增多，線程數(shù)會慢慢增加至核心線程數(shù)，如果此時(shí)還有任務(wù)提交，就會判斷阻塞隊(duì)列 workQueue 是否已滿，若沒滿，則會將任務(wù)放入到阻塞隊(duì)列中，等待工作線程獲得并執(zhí)行，如果任務(wù)提交非常多，使得阻塞隊(duì)達(dá)到上限，會去判斷線程數(shù)是否小于最大線程數(shù) maximumPoolSize，若小于最大線程數(shù)，線程池會添加工作線程并執(zhí)行任務(wù)，如果仍然有大量任務(wù)提交，使得線程數(shù)等于最大線程數(shù)，如果此時(shí)還有任務(wù)提交，就會被拒絕。

現(xiàn)在我們對這個(gè)流程大致有所了解，那么讓我們?nèi)タ纯丛创a是如何實(shí)現(xiàn)的吧！

線程池的任務(wù)提交從 submit 方法來說，submit 方法是 AbstractExecutorService 抽象類定義的，主要做了兩件事情：

把 Runnable 和 Callable 都轉(zhuǎn)化成 FutureTask
使用 execute 方法執(zhí)行 FutureTask

execute 方法是 ThreadPoolExecutor 中的方法，源碼如下：

public void execute(Runnable command) {
    // 若任務(wù)為空，則拋 NPE，不能執(zhí)行空任務(wù)
    if (command == null) {
        throw new NullPointerException();
    }
    int c = ctl.get();
    // 若工作線程數(shù)小于核心線程數(shù)，則創(chuàng)建新的線程，并把當(dāng)前任務(wù) command 作為這個(gè)線程的第一個(gè)任務(wù)
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true)) {
            return;
        }
        c = ctl.get();
    }
    /**
        * 至此，有以下兩種情況：
        * 1.當(dāng)前工作線程數(shù)大于等于核心線程數(shù)
        * 2.新建線程失敗
        * 此時(shí)會嘗試將任務(wù)添加到阻塞隊(duì)列 workQueue
        */
    // 若線程池處于 RUNNING 狀態(tài)，將任務(wù)添加到阻塞隊(duì)列 workQueue 中
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        // 再次檢查線程池標(biāo)記
        int recheck = ctl.get();
        // 如果線程池已不處于 RUNNING 狀態(tài)，那么移除已入隊(duì)的任務(wù)，并且執(zhí)行拒絕策略
        if (!isRunning(recheck) && remove(command)) {
            // 任務(wù)添加到阻塞隊(duì)列失敗，執(zhí)行拒絕策略
            reject(command);
        }
        // 如果線程池還是 RUNNING 的，并且線程數(shù)為 0，那么開啟新的線程
        else if (workerCountOf(recheck) == 0) {
            addWorker(null, false);
        }
    }
    /**
        * 至此，有以下兩種情況：
        * 1.線程池處于非運(yùn)行狀態(tài)，線程池不再接受新的線程
        * 2.線程處于運(yùn)行狀態(tài)，但是阻塞隊(duì)列已滿，無法加入到阻塞隊(duì)列
        * 此時(shí)會嘗試以最大線程數(shù)為界創(chuàng)建新的工作線程
        */
    else if (!addWorker(command, false)) {
        // 任務(wù)進(jìn)入線程池失敗，執(zhí)行拒絕策略
        reject(command);
    }
}

可以看到 execute 方法中的的核心方法為 addWorker，再去看 addWorker 方法之前，先看下 Worker 的初始化方法：

Worker(Runnable firstTask) {
    // 每個(gè)任務(wù)的鎖狀態(tài)初始化為-1，這樣工作線程在運(yùn)行之前禁止中斷
    setState(-1);
    this.firstTask = firstTask;
    // 把 Worker 作為 thread 運(yùn)行的任務(wù)
    this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}

在 Worker 初始化時(shí)把當(dāng)前 Worker 作為線程的構(gòu)造器入?yún)?，接下來?addWorker 方法中可以找到如下代碼：

final Thread t = w.thread;
// 如果成功添加了 Worker，就可以啟動(dòng) Worker 了
if (workerAdded) {
    t.start();
    workerStarted = true;
}

這塊代碼是添加 worker 成功，調(diào)用 start 方法啟動(dòng)線程，Thread t = w.thread; 此時(shí)的 w 是 Worker 的引用，那么t.start();實(shí)際上執(zhí)行的就是 Worker 的 run 方法。

Worker 的 run 方法中調(diào)用了 runWorker 方法，簡化后的 runWorker 源碼如下：

final void runWorker(Worker w) {
    Runnable task = w.firstTask;
    while (task != null || (task = getTask()) != null) {
        try {
            task.run();
        } finally {
            task = null;
        }
    }
}

這個(gè) while 循環(huán)有個(gè) getTask 方法，getTask 的主要作用是阻塞從隊(duì)列中拿任務(wù)出來，如果隊(duì)列中有任務(wù)，那么就可以拿出來執(zhí)行，如果隊(duì)列中沒有任務(wù)，這個(gè)線程會一直阻塞到有任務(wù)為止（或者超時(shí)阻塞），其中 getTask 方法的時(shí)序圖如下：

其中線程復(fù)用的關(guān)鍵是 1.6 和 1.7 部分，這部分源碼如下：

Runnable r = timed ? workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) : workQueue.take();

使用隊(duì)列的 poll 或 take 方法從隊(duì)列中拿數(shù)據(jù)，根據(jù)隊(duì)列的特性，隊(duì)列中有任務(wù)可以返回，隊(duì)列中無任務(wù)會阻塞。

線程池的線程復(fù)用就是通過取 Worker 的 firstTask 或者通過 getTask 方法從 workQueue 中不停地取任務(wù)，并直接調(diào)用 Runnable 的 run 方法來執(zhí)行任務(wù)，這樣就保證了每個(gè)線程都始終在一個(gè)循環(huán)中，反復(fù)獲取任務(wù)，然后執(zhí)行任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)了線程的復(fù)用。

總結(jié)

本文主要從源碼的角度解析了 Java 線程池中的線程復(fù)用是如何實(shí)現(xiàn)的。歡迎大家留言交流討論。

Java 線程池中的線程復(fù)用是如何實(shí)現(xiàn)的？

總結(jié)