線程池是如何重復(fù)利用空閑的線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)的？
在Java開(kāi)發(fā)中，經(jīng)常需要?jiǎng)?chuàng)建線程去執(zhí)行一些任務(wù)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也非常方便，但如果并發(fā)的線程數(shù)量很多，并且每個(gè)線程都是執(zhí)行一個(gè)時(shí)間很短的任務(wù)就結(jié)束了，這樣頻繁創(chuàng)建線程就會(huì)大大降低系統(tǒng)的效率，因?yàn)轭l繁創(chuàng)建線程和銷毀線程需要時(shí)間。此時(shí)，我們很自然會(huì)想到使用線程池來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
使用線程池的好處：
降低資源消耗。java中所有的池化技術(shù)都有一個(gè)好處，就是通過(guò)復(fù)用池中的對(duì)象，降低系統(tǒng)資源消耗。設(shè)想一下如果我們有n多個(gè)子任務(wù)需要執(zhí)行，如果我們?yōu)槊總€(gè)子任務(wù)都創(chuàng)建一個(gè)執(zhí)行線程，而創(chuàng)建線程的過(guò)程是需要一定的系統(tǒng)消耗的，最后肯定會(huì)拖慢整個(gè)系統(tǒng)的處理速度。而通過(guò)線程池我們可以做到復(fù)用線程，任務(wù)有多個(gè)，但執(zhí)行任務(wù)的線程可以通過(guò)線程池來(lái)復(fù)用，這樣減少了創(chuàng)建線程的開(kāi)銷，系統(tǒng)資源利用率得到了提升。
降低管理線程的難度。多線程環(huán)境下對(duì)線程的管理是最容易出現(xiàn)問(wèn)題的，而線程池通過(guò)框架為我們降低了管理線程的難度。我們不用再去擔(dān)心何時(shí)該銷毀線程，如何最大限度的避免多線程的資源競(jìng)爭(zhēng)。這些事情線程池都幫我們代勞了。
提升任務(wù)處理速度。線程池中長(zhǎng)期駐留了一定數(shù)量的活線程，當(dāng)任務(wù)需要執(zhí)行時(shí)，我們不必先去創(chuàng)建線程，線程池會(huì)自己選擇利用現(xiàn)有的活線程來(lái)處理任務(wù)。
很顯然，線程池一個(gè)很顯著的特征就是“長(zhǎng)期駐留了一定數(shù)量的活線程”，避免了頻繁創(chuàng)建線程和銷毀線程的開(kāi)銷，那么它是如何做到的呢？我們知道一個(gè)線程只要執(zhí)行完了run()方法內(nèi)的代碼，這個(gè)線程的使命就完成了，等待它的就是銷毀。既然這是個(gè)“活線程”，自然是不能很快就銷毀的。為了搞清楚這個(gè)“活線程”是如何工作的，下面通過(guò)追蹤源碼來(lái)看看能不能解開(kāi)這個(gè)疑問(wèn)。
學(xué)習(xí)過(guò)線程池都知道，可以通過(guò)工廠類Executors來(lái)創(chuàng)個(gè)多種類型的線程池，部分類型如下：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int var0) {
return new ThreadPoolExecutor(var0, var0, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue());
}
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new Executors.FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue()));
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, 2147483647, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue());
}
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
return new Executors.DelegatedScheduledExecutorService(new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
}
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int var0) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(var0);
}
無(wú)論哪種類型的線程池，最終都是直接或者間接通過(guò)ThreadPoolExecutor這個(gè)類來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而ThreadPoolExecutor的有多個(gè)構(gòu)造方法，最終都是調(diào)用含有7個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。
/**
* Creates a new {@code ThreadPoolExecutor} with the given initial
* parameters.
*
* @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even
* if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
* @param maximumPoolSize the maximum number of threads to allow in the
* pool
* @param keepAliveTime when the number of threads is greater than
* the core, this is the maximum time that excess idle threads
* will wait for new tasks before terminating.
* @param unit the time unit for the {@code keepAliveTime} argument
* @param workQueue the queue to use for holding tasks before they are
* executed. This queue will hold only the {@code Runnable}
* tasks submitted by the {@code execute} method.
* @param threadFactory the factory to use when the executor
* creates a new thread
* @param handler the handler to use when execution is blocked
* because the thread bounds and queue capacities are reached
* @throws IllegalArgumentException if one of the following holds:<br>
* {@code corePoolSize < 0}<br>
* {@code keepAliveTime < 0}<br>
* {@code maximumPoolSize <= 0}<br>
* {@code maximumPoolSize < corePoolSize}
* @throws NullPointerException if {@code workQueue}
* or {@code threadFactory} or {@code handler} is null
*/
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.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}
① corePoolSize
顧名思義，其指代核心線程的數(shù)量。當(dāng)提交一個(gè)任務(wù)到線程池時(shí)，線程池會(huì)創(chuàng)建一個(gè)核心線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，即使其他空閑的核心線程能夠執(zhí)行新任務(wù)也會(huì)創(chuàng)建新的核心線程，而等到需要執(zhí)行的任務(wù)數(shù)大于線程池核心線程的數(shù)量時(shí)就不再創(chuàng)建，這里也可以理解為當(dāng)核心線程的數(shù)量等于線程池允許的核心線程最大數(shù)量的時(shí)候，如果有新任務(wù)來(lái)，就不會(huì)創(chuàng)建新的核心線程。
如果你想要提前創(chuàng)建并啟動(dòng)所有的核心線程，可以調(diào)用線程池的prestartAllCoreThreads()方法。
② maximumPoolSize
顧名思義，其指代線程池允許創(chuàng)建的最大線程數(shù)。如果隊(duì)列滿了，并且已創(chuàng)建的線程數(shù)小于最大線程數(shù)，則線程池會(huì)再創(chuàng)建新的線程執(zhí)行任務(wù)。所以只有隊(duì)列滿了的時(shí)候，這個(gè)參數(shù)才有意義。因此當(dāng)你使用了無(wú)界任務(wù)隊(duì)列的時(shí)候，這個(gè)參數(shù)就沒(méi)有效果了。
③ keepAliveTime
顧名思義，其指代線程活動(dòng)保持時(shí)間，即當(dāng)線程池的工作線程空閑后，保持存活的時(shí)間。所以，如果任務(wù)很多，并且每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間比較短，可以調(diào)大時(shí)間，提高線程的利用率，不然線程剛執(zhí)行完一個(gè)任務(wù)，還沒(méi)來(lái)得及處理下一個(gè)任務(wù)，線程就被終止，而需要線程的時(shí)候又再次創(chuàng)建，剛創(chuàng)建完不久執(zhí)行任務(wù)后，沒(méi)多少時(shí)間又終止，會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)。
注意：這里指的是核心線程池以外的線程。還可以設(shè)置allowCoreThreadTimeout = true這樣就會(huì)讓核心線程池中的線程有了存活的時(shí)間。
④ TimeUnit
顧名思義，其指代線程活動(dòng)保持時(shí)間的單位：可選的單位有天（DAYS）、小時(shí)（HOURS）、分鐘（MINUTES）、毫秒（MILLISECONDS）、微秒（MICROSECONDS，千分之一毫秒）和納秒（NANOSECONDS，千分之一微秒）。
⑤ workQueue
顧名思義，其指代任務(wù)隊(duì)列：用來(lái)保存等待執(zhí)行任務(wù)的阻塞隊(duì)列。
⑥ threadFactory
顧名思義，其指代創(chuàng)建線程的工廠：可以通過(guò)線程工廠給每個(gè)創(chuàng)建出來(lái)的線程設(shè)置更加有意義的名字。
⑦ RejectedExecutionHandler
顧名思義，其指代拒絕執(zhí)行程序，可以理解為飽和策略：當(dāng)隊(duì)列和線程池都滿了，說(shuō)明線程池處于飽和狀態(tài)，那么必須采取一種策略處理提交的新任務(wù)。這個(gè)策略默認(rèn)情況下是AbortPolicy，表示無(wú)法處理新任務(wù)時(shí)拋出異常。在JDK1.5中Java線程池框架提供了以下4種策略。
AbortPolicy：直接拋出異常RejectedExecutionException。 CallerRunsPolicy：只用調(diào)用者所在線程來(lái)運(yùn)行任務(wù)，即由調(diào)用 execute方法的線程執(zhí)行該任務(wù)。 DiscardOldestPolicy：丟棄隊(duì)列里最近的一個(gè)任務(wù)，并執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)。 DiscardPolicy：不處理，丟棄掉，即丟棄且不拋出異常。
這7個(gè)參數(shù)共同決定了線程池執(zhí)行一個(gè)任務(wù)的策略：
當(dāng)一個(gè)任務(wù)被添加進(jìn)線程池時(shí)：
線程數(shù)量未達(dá)到 corePoolSize，則新建一個(gè)線程(核心線程)執(zhí)行任務(wù) 線程數(shù)量達(dá)到了 corePools，則將任務(wù)移入隊(duì)列等待 隊(duì)列已滿，新建線程(非核心線程)執(zhí)行任務(wù) 隊(duì)列已滿，總線程數(shù)又達(dá)到了 maximumPoolSize，就會(huì)由上面那位星期天(RejectedExecutionHandler)拋出異常
說(shuō)白了就是先利用核心線程，核心線程用完，新來(lái)的就加入等待隊(duì)列，一旦隊(duì)列滿了，那么只能開(kāi)始非核心線程來(lái)執(zhí)行了。
上面的策略，會(huì)在閱讀代碼的時(shí)候體現(xiàn)出來(lái)，并且在代碼中也能窺探出真正復(fù)用空閑線程的實(shí)現(xiàn)原理。
接下來(lái)我們就從線程池執(zhí)行任務(wù)的入口分析。
一個(gè)線程池可以接受任務(wù)類型有Runnable和Callable，分別對(duì)應(yīng)了execute和submit方法。目前我們只分析execute的執(zhí)行過(guò)程。
上源碼：
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
/*
* Proceed in 3 steps:
*
* 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
* start a new thread with the given command as its first
* task. The call to addWorker atomically checks runState and
* workerCount, and so prevents false alarms that would add
* threads when it shouldn't, by returning false.
*
* 2. If a task can be successfully queued, then we still need
* to double-check whether we should have added a thread
* (because existing ones died since last checking) or that
* the pool shut down since entry into this method. So we
* recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
* stopped, or start a new thread if there are none.
*
* 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
* thread. If it fails, we know we are shut down or saturated
* and so reject the task.
*/
int c = ctl.get();
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { //第一步：如果線程數(shù)量小于核心線程數(shù)
if (addWorker(command, true))//則啟動(dòng)一個(gè)核心線程執(zhí)行任務(wù)
return;
c = ctl.get();
}
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {//第二步：當(dāng)前線程數(shù)量大于等于核心線程數(shù)，加入任務(wù)隊(duì)列，成功的話會(huì)進(jìn)行二次檢查
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);//啟動(dòng)非核心線程執(zhí)行，注意這里任務(wù)是null，其實(shí)里面會(huì)去取任務(wù)隊(duì)列里的任務(wù)執(zhí)行
}
else if (!addWorker(command, false))//第三步：加入不了隊(duì)列（即隊(duì)列滿了），嘗試啟動(dòng)非核心線程
reject(command);//如果啟動(dòng)不了非核心線程執(zhí)行，說(shuō)明到達(dá)了最大線程數(shù)量的限制，會(huì)使用第7個(gè)參數(shù)拋出異常
}
代碼并不多，主要分三個(gè)步驟，其中有兩個(gè)靜態(tài)方法經(jīng)常被用到，主要用來(lái)判斷線程池的狀態(tài)和有效線程數(shù)量：
// 獲取運(yùn)行狀態(tài)
private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }
// 獲取活動(dòng)線程數(shù)
private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }
總結(jié)一下，execute的執(zhí)行邏輯就是：
如果 當(dāng)前活動(dòng)線程數(shù) < 指定的核心線程數(shù)，則創(chuàng)建并啟動(dòng)一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行新提交的任務(wù)（此時(shí)新建的線程相當(dāng)于核心線程）；
如果 當(dāng)前活動(dòng)線程數(shù) >= 指定的核心線程數(shù)，且緩存隊(duì)列未滿，則將任務(wù)添加到緩存隊(duì)列中；
如果 當(dāng)前活動(dòng)線程數(shù) >= 指定的核心線程數(shù)，且緩存隊(duì)列已滿，則創(chuàng)建并啟動(dòng)一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行新提交的任務(wù)（此時(shí)新建的線程相當(dāng)于非核心線程）；
從代碼中我們也可以看出，即便當(dāng)前活動(dòng)的線程有空閑的，只要這個(gè)活動(dòng)的線程數(shù)量小于設(shè)定的核心線程數(shù)，那么依舊會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)。也就是說(shuō)不會(huì)去復(fù)用任何線程。在execute方法里面我們沒(méi)有看到線程復(fù)用的影子，那么我們繼續(xù)來(lái)看看addWorker方法。
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
c = ctl.get(); // Re-read ctl
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
}
}
//前面都是線程池狀態(tài)的判斷，暫時(shí)不理會(huì)，主要看下面兩個(gè)關(guān)鍵的地方
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
w = new Worker(firstTask); // 新建一個(gè)Worker對(duì)象，這個(gè)對(duì)象包含了待執(zhí)行的任務(wù)，并且新建一個(gè)線程
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// Recheck while holding lock.
// Back out on ThreadFactory failure or if
// shut down before lock acquired.
int rs = runStateOf(ctl.get());
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
throw new IllegalThreadStateException();
workers.add(w);
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
if (workerAdded) {
t.start(); // 啟動(dòng)剛創(chuàng)建的worker對(duì)象里面的thread執(zhí)行
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
方法雖然有點(diǎn)長(zhǎng)，但是我們只考慮兩個(gè)關(guān)鍵的地方，先是創(chuàng)建一個(gè)worker對(duì)象，創(chuàng)建成功后，對(duì)線程池狀態(tài)判斷成功后，就去執(zhí)行該worker對(duì)象的thread的啟動(dòng)。也就是說(shuō)在這個(gè)方法里面啟動(dòng)了一個(gè)關(guān)聯(lián)到worker的線程，但是這個(gè)線程是如何執(zhí)行我們傳進(jìn)來(lái)的runnable任務(wù)的呢？接下來(lái)看看這個(gè)Worker對(duì)象到底做了什么。
private final class Worker
extends AbstractQueuedSynchronizer
implements Runnable
{
/**
* This class will never be serialized, but we provide a
* serialVersionUID to suppress a javac warning.
*/
private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;
/** Thread this worker is running in. Null if factory fails. */
final Thread thread;
/** Initial task to run. Possibly null. */
Runnable firstTask;
/** Per-thread task counter */
volatile long completedTasks;
/**
* Creates with given first task and thread from ThreadFactory.
* @param firstTask the first task (null if none)
*/
Worker(Runnable firstTask) {
setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
this.firstTask = firstTask;
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}
/** Delegates main run loop to outer runWorker. */
public void run() {
runWorker(this);
}
// Lock methods
//
// The value 0 represents the unlocked state.
// The value 1 represents the locked state.
protected boolean isHeldExclusively() {
return getState() != 0;
}
protected boolean tryAcquire(int unused) {
if (compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
return true;
}
return false;
}
protected boolean tryRelease(int unused) {
setExclusiveOwnerThread(null);
setState(0);
return true;
}
public void lock() { acquire(1); }
public boolean tryLock() { return tryAcquire(1); }
public void unlock() { release(1); }
public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); }
void interruptIfStarted() {
Thread t;
if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
try {
t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {
}
}
}
}
最重要的構(gòu)造方法：
Worker(Runnable firstTask) { // worker本身實(shí)現(xiàn)了Runnable接口
setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
this.firstTask = firstTask; // 持有外部傳進(jìn)來(lái)的runnable任務(wù)
//創(chuàng)建了一個(gè)thread對(duì)象，并把自身這個(gè)runnable對(duì)象給了thread，一旦該thread執(zhí)行start方法，就會(huì)執(zhí)行worker的run方法
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}
在addWorker方法中執(zhí)行的t.start會(huì)去執(zhí)行worker的run方法：
public void run() {
runWorker(this);
}
run方法又執(zhí)行了ThreadPoolExecutor的runWorker方法，把當(dāng)前worker對(duì)象傳入。
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask; // 取出worker的runnable任務(wù)
w.firstTask = null;
w.unlock(); // allow interrupts
boolean completedAbruptly = true;
try {
// 循環(huán)不斷的判斷任務(wù)是否為空，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)判斷為false的時(shí)候，即task為null，這個(gè)task啥時(shí)候?yàn)閚ull呢？
// 要么w.firstTask為null，還記得我們?cè)趀xecute方法第二步的時(shí)候，執(zhí)行addWorker的時(shí)候傳進(jìn)來(lái)的runnable是null嗎？
// 要么是執(zhí)行了一遍while循環(huán)，在下面的finally中執(zhí)行了task=null；
// 或者執(zhí)行第二個(gè)判斷，一旦不為空就會(huì)繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)里的代碼。
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
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())
wt.interrupt();
try {
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
task.run(); // 任務(wù)不為空，就會(huì)執(zhí)行任務(wù)的run方法，也就是runnable的run方法
} 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; // 執(zhí)行完成置null，繼續(xù)下一個(gè)循環(huán)
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
方法比較長(zhǎng)，歸納起來(lái)就三步：
從worker中取出runnable（這個(gè)對(duì)象有可能是null，見(jiàn)注釋中的解釋）；
進(jìn)入while循環(huán)判斷，判斷當(dāng)前worker中的runnable，或者通過(guò)getTask得到的runnable是否為空，不為空的情況下，就執(zhí)行run；
執(zhí)行完成把runnable任務(wù)置為null。
假如我們不考慮此方法里面的while循環(huán)的第二個(gè)判斷，在我們的線程開(kāi)啟的時(shí)候，順序執(zhí)行了runWorker方法后，當(dāng)前worker的run就執(zhí)行完成了。
既然執(zhí)行完了那么這個(gè)線程也就沒(méi)用了，只有等待虛擬機(jī)銷毀了。那么回顧一下我們的目標(biāo)：Java線程池中的線程是如何被重復(fù)利用的？好像并沒(méi)有重復(fù)利用啊，新建一個(gè)線程，執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，然后就結(jié)束了，銷毀了。沒(méi)什么特別的啊，難道有什么地方漏掉了，被忽略了？
仔細(xì)回顧下該方法中的while循環(huán)的第二個(gè)判斷（task = getTask）！=null
玄機(jī)就在getTask方法中。
private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
decrementWorkerCount();
return null;
}
int wc = workerCountOf(c);
// timed變量用于判斷是否需要進(jìn)行超時(shí)控制。
// allowCoreThreadTimeOut默認(rèn)是false，也就是核心線程不允許進(jìn)行超時(shí)；
// wc > corePoolSize，表示當(dāng)前線程池中的線程數(shù)量大于核心線程數(shù)量；
// 對(duì)于超過(guò)核心線程數(shù)量的這些線程或者允許核心線程進(jìn)行超時(shí)控制的時(shí)候，需要進(jìn)行超時(shí)控制
// Are workers subject to culling?
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
// 如果需要進(jìn)行超時(shí)控制，且上次從緩存隊(duì)列中獲取任務(wù)時(shí)發(fā)生了超時(shí)（timedOut開(kāi)始為false，后面的循環(huán)末尾超時(shí)時(shí)會(huì)置為true)
// 或者當(dāng)前線程數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了最大線程數(shù)量，那么嘗試將workerCount減1,即當(dāng)前活動(dòng)線程數(shù)減1，
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
// 如果減1成功，則返回null，這就意味著runWorker()方法中的while循環(huán)會(huì)被退出，其對(duì)應(yīng)的線程就要銷毀了，也就是線程池中少了一個(gè)線程了
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
continue;
}
try {
// 注意workQueue中的poll()方法與take()方法的區(qū)別
//poll方式取任務(wù)的特點(diǎn)是從緩存隊(duì)列中取任務(wù),最長(zhǎng)等待keepAliveTime的時(shí)長(zhǎng)，取不到返回null
//take方式取任務(wù)的特點(diǎn)是從緩存隊(duì)列中取任務(wù)，若隊(duì)列為空,則進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到能取出對(duì)象為止
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
timedOut = true; // 能走到這里說(shuō)明已經(jīng)超時(shí)了
} catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false;
}
}
}
注釋已經(jīng)很清楚了，getTask的作用就是，在當(dāng)前線程中：
1，如果當(dāng)前線程池線程數(shù)量大于核心線程數(shù)量或者設(shè)置了對(duì)核心線程進(jìn)行超時(shí)控制的話（此時(shí)相當(dāng)于對(duì)所有線程進(jìn)行超時(shí)控制），就會(huì)去任務(wù)隊(duì)列獲取超時(shí)時(shí)間內(nèi)的任務(wù)（隊(duì)列的poll方法），獲取到的話就會(huì)繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)，也就是執(zhí)行runWorker方法中的while循環(huán)里的任務(wù)的run方法，執(zhí)行完成后，又繼續(xù)進(jìn)入getTask從任務(wù)隊(duì)列中獲取下一個(gè)任務(wù)。
如果在超時(shí)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有獲取到任務(wù)，就會(huì)走到getTask的倒數(shù)第三行，設(shè)置timeOut標(biāo)記為true，此時(shí)繼續(xù)進(jìn)入getTask的for循環(huán)中，由于超時(shí)了，那么就會(huì)進(jìn)入嘗試去去對(duì)線程數(shù)量-1操作，-1成功了，就直接返回一個(gè)null的任務(wù)，這樣就回到了當(dāng)前線程執(zhí)行的runWorker方法中，該方法的while循環(huán)判斷getTask為空，直接退出循環(huán)，這樣當(dāng)前線程就執(zhí)行完成了，意味著要被銷毀了，這樣自然就會(huì)被回收器擇時(shí)回收了。也就是線程池中少了一個(gè)線程了。因此只要線程池中的線程數(shù)大于核心線程數(shù)（或者核心線程也允許超時(shí)）就會(huì)這樣一個(gè)一個(gè)地銷毀這些多余的線程。
2，如果當(dāng)前活動(dòng)線程數(shù)小于等于核心線程數(shù)（或者不允許核心線程超時(shí)），同樣也是去緩存隊(duì)列中取任務(wù)，但當(dāng)緩存隊(duì)列中沒(méi)任務(wù)了，就會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)（隊(duì)列的take方法），直到能取出任務(wù)為止（也就是隊(duì)列中被新添加了任務(wù)時(shí)），因此這個(gè)線程是處于阻塞狀態(tài)的，并不會(huì)因?yàn)榫彺骊?duì)列中沒(méi)有任務(wù)了而被銷毀。這樣就保證了線程池有N個(gè)線程是活的，可以隨時(shí)處理任務(wù)，從而達(dá)到重復(fù)利用的目的。
綜上所述，線程之所以能達(dá)到復(fù)用，就是在當(dāng)前線程執(zhí)行的runWorker方法中有個(gè)while循環(huán)，while循環(huán)的第一個(gè)判斷條件是執(zhí)行當(dāng)前線程關(guān)聯(lián)的Worker對(duì)象中的任務(wù)，執(zhí)行一輪后進(jìn)入while循環(huán)的第二個(gè)判斷條件getTask()，從任務(wù)隊(duì)列中取任務(wù)，取這個(gè)任務(wù)的過(guò)程要么是一直阻塞的，要么是阻塞一定時(shí)間直到超時(shí)才結(jié)束的，超時(shí)到了的時(shí)候這個(gè)線程也就走到了生命的盡頭。
然而在我們開(kāi)始分析execute的時(shí)候，這個(gè)方法中的三個(gè)部分都會(huì)調(diào)用addWorker去執(zhí)行任務(wù)，在addWorker方法中都會(huì)去新建一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，這樣的話是不是每次execute都是去創(chuàng)建線程了？事實(shí)上，復(fù)用機(jī)制跟線程池的阻塞隊(duì)列有很大關(guān)系，我們可以看到，在execute在核心線程滿了，但是隊(duì)列不滿的時(shí)候會(huì)把任務(wù)加入到隊(duì)列中，一旦加入成功，之前被阻塞的線程就會(huì)被喚醒去執(zhí)行新的任務(wù)，這樣就不會(huì)重新創(chuàng)建線程了。
我們用個(gè)例子來(lái)看下：
假設(shè)我們有這么一個(gè)ThreadPoolExecutor，核心線程數(shù)設(shè)置為5（不允許核心線程超時(shí)），最大線程數(shù)設(shè)置為10，超時(shí)時(shí)間為20s，線程隊(duì)列是LinkedBlockingDeque（相當(dāng)于是個(gè)無(wú)界隊(duì)列）。
當(dāng)我們給這個(gè)線程池陸續(xù)添加任務(wù)，前5個(gè)任務(wù)執(zhí)行的時(shí)候，會(huì)執(zhí)行到我們之前分析的execute方法的第一步部分，會(huì)陸續(xù)創(chuàng)建5個(gè)線程做為核心線程執(zhí)行任務(wù)，當(dāng)前線程里面的5個(gè)關(guān)聯(lián)的任務(wù)執(zhí)行完成后，會(huì)進(jìn)入各自的while循環(huán)的第二個(gè)判斷getTask中去取隊(duì)列中的任務(wù)，假設(shè)當(dāng)前沒(méi)有新的任務(wù)過(guò)來(lái)也就是沒(méi)有執(zhí)行execute方法，那么這5個(gè)線程就會(huì)在workQueue.take()處一直阻塞的。這個(gè)時(shí)候，我們執(zhí)行execute加入一個(gè)任務(wù)，即第6個(gè)任務(wù)，這個(gè)時(shí)候會(huì)進(jìn)入execute的第二部分，將任務(wù)加入到隊(duì)列中，一旦加入隊(duì)列，之前阻塞的5個(gè)線程其中一個(gè)就會(huì)被喚醒取出新加入的任務(wù)執(zhí)行了。（這里有個(gè)execute的第二部分的后半段執(zhí)行重復(fù)校驗(yàn)的代碼即addWorker（傳入null任務(wù)），目前還沒(méi)搞明白是怎么回事）。
在我們這個(gè)例子中，由于隊(duì)列是無(wú)界的，所以始終不會(huì)執(zhí)行到execute的第三部分即啟動(dòng)非核心線程，假如我們?cè)O(shè)置隊(duì)列為有界的，那么必然就會(huì)執(zhí)行到這里了。
小結(jié)
通過(guò)以上的分析，應(yīng)該算是比較清楚地解答了“線程池中的核心線程是如何被重復(fù)利用的”這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)線程池的實(shí)現(xiàn)機(jī)制有了更進(jìn)一步的理解：
當(dāng)有新任務(wù)來(lái)的時(shí)候，先看看當(dāng)前的線程數(shù)有沒(méi)有超過(guò)核心線程數(shù)，如果沒(méi)超過(guò)就直接新建一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行新的任務(wù)，如果超過(guò)了就看看緩存隊(duì)列有沒(méi)有滿，沒(méi)滿就將新任務(wù)放進(jìn)緩存隊(duì)列中，滿了就新建一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行新的任務(wù)，如果線程池中的線程數(shù)已經(jīng)達(dá)到了指定的最大線程數(shù)了，那就根據(jù)相應(yīng)的策略拒絕任務(wù)。
當(dāng)緩存隊(duì)列中的任務(wù)都執(zhí)行完了的時(shí)候，線程池中的線程數(shù)如果大于核心線程數(shù)，就銷毀多出來(lái)的線程，直到線程池中的線程數(shù)等于核心線程數(shù)。此時(shí)這些線程就不會(huì)被銷毀了，它們一直處于阻塞狀態(tài)，等待新的任務(wù)到來(lái)。
注意： 本文所說(shuō)的“核心線程”、“非核心線程”是一個(gè)虛擬的概念，是為了方便描述而虛擬出來(lái)的概念，在代碼中并沒(méi)有哪個(gè)線程被標(biāo)記為“核心線程”或“非核心線程”，所有線程都是一樣的，只是當(dāng)線程池中的線程多于指定的核心線程數(shù)量時(shí)，會(huì)將多出來(lái)的線程銷毀掉，池中只保留指定個(gè)數(shù)的線程。那些被銷毀的線程是隨機(jī)的，可能是第一個(gè)創(chuàng)建的線程，也可能是最后一個(gè)創(chuàng)建的線程，或其它時(shí)候創(chuàng)建的線程。一開(kāi)始我以為會(huì)有一些線程被標(biāo)記為“核心線程”，而其它的則是“非核心線程”，在銷毀多余線程的時(shí)候只銷毀那些“非核心線程”，而“核心線程”不被銷毀。這種理解是錯(cuò)誤的。
來(lái)源：blog.csdn.net/anhenzhufeng/article/details/88870374
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