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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