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一、线程池的介绍
在开发中，频繁的创建和销毁一个线程，是很耗资源的，为此找出了一个可以循环利用已经存在的线程来达到自己的目的，线程池顾名思义，也就是线程池的集合，通过线程池执行的线程任务，可以很有效的去规划线程的使用。
在java中大致有这几种线程池
newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。，可以作一个定时器使用。
newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过需要的线程数量，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池， 它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行，可以控制线程的执行顺序
newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待，当创建的线程池数量为1的时候。也类似于单线程化的线程池，当为1的时候，也可控制线程的执行顺序
二、线程池的使用
1、newScheduledThreadPool
/**
* 测试newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
* 一般可做定时器使用
*/
public static void test_1(){
//参数是线程的数量
ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);
/**
* 第二个参数，是首次执行该线程的延迟时间，之后失效
* 第三个参数是，首次执行完之后，再过该段时间再次执行该线程，具有周期性
*/
scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { @Override
public void run() {
System.out.println(new Date().getSeconds()); }
}, 10, 3, TimeUnit.SECONDS); }
2、newCachedThreadPool
/**
* newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，
* 如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
*/
public static void test_2(){
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
try {
Thread.sleep(index * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
cachedThreadPool.execute(new Runnable() { @Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(index+":"+new Date().getSeconds());
}
});
}
}
3、newSingleThreadExecutor
/**
* newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，
* 它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行
*/
public static void test_4(){
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
for(int i = 1; i < 11; i++){
final int index = i;
singleThreadExecutor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
//会按顺序打印
System.out.println(index);
}
});
}
}
4、newFixedThreadPool
/**
* newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待
*/
public static void test_3(){
//当参数为1的时候，可以控制线程的执行顺序，类似join的作用
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
for(int i = 0; i < 2; i++){
final int index = i;
fixedThreadPool.execute(new Runnable() { @Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
try {
System.out.println(index);
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
三、线程池源码分析
以上四种线程都是由一个线程工具类Executors来创造的
如上图，其中newFixedThreadPool 和newCachedThreadPool 都是由threadPoolExecutor来创建的，只是参数不一致而已，
关于threadPoolExector的构造器的参数
corePoolSize 代表该线程中允许的核心线程数，要和工作的线程数量区分开来，两者不
等价(工作的线程数量一定不大于corePoolSize，即当超过后，会将线程
放入队列中)，可以理解为一个ArrayList集合中，默认空间是10,但存放的
元素的数量 不一定是10， 在这里这个10就寓指corePoolSize ，存放元
素的个数是工作线程数量
maximumPoolSize 这个参数的意思就是该线程池所允许的最大线程数量
keepAliveTime 这个参数的意思就是空余线程的存活时间，注意这个值并不会对所有线程起作用，如果线程池中的线程数少于等于核心线程数 corePoolSize，那么这些线程不会因 为空闲太长时间而被关闭，当然，也可以通过调用allowCoreThreadTimeOut方法使核心线程数内的线程也可以被回收。
unit 时间单位
workQueue 阻塞队列，在此作用就是用来存放线程。
threadFactory 线程工厂
defaultHandler 拒绝策略，即当加入线程失败，采用该handler来处理
3.1、线程池的拒绝策略
AbortPolicy
为java线程池默认的阻塞策略，不执行此任务，而且直接抛出一个运行时异常
DiscardPolicy
直接抛弃，任务不执行，空方法
DiscardOldestPolicy
从队列里面抛弃head的一个任务，并再次execute 此task。
CallerRunsPolicy
在调用execute的线程里面执行此command，会阻塞入口
在分析该类的execute方法前，先看这几个常量的值和一些方法的作用
/*
* ctl的默认值为-536870912，
* 作用是将该值传入workerCountOf(int c)的参数c中，
* 则可以返回正在工作的线程数量
* 每当有一个线程加入工作，该值会加1
*/
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3; //32-3=29
private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;//536870911 // runState is stored in the high-order bits，其中running<shutdown<stop<tidying<terminated
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;// -536870912
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;//1610612736 // Packing and unpacking ctl
private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }//当c<0时该方法返回的值为-536870912，否则为0
private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }//获取工作线程数
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }//-536870912
3.2、execute
当线程为null时，直接抛出异常
第一步、看图，下图所指的将corePoolSize扩充至maxmumPoolSize是一个类比，
因为在addWorker代码中有这么一句wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))成立则返回false，表明core为false时会以maximumPoolSize来当做corePoolSize比较
int c = ctl.get();
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
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))
reject(command);
3.3、addWorker
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
//外部循环
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();//获取当前工作线程数量，数量为{c-(-536870912)}
int rs = runStateOf(c);//若c>=0时，该值才为0，否则该值一直为-536870912
/*
*由上面的一些线程池状态常量值可知，running<shutdown<stop<tidying<terminated
*若rs>=shutdown,则表明线程池处于stop、tidying、terminated三种状态的一种
*若rs>=shutdown成立，则进行后面判断，
*1、线程池处于shutdown状态
* 1.1、firstTask不为null，则返回false，也即是线程池已经处于shutdown状态，还要添加新的线程，被直接驳回(拒绝)
* 1.2、firstTask为null
* 1.2.1、此时意味着线程池状态为shutdown状态，且first为null，若阻塞队列为空，则返回false
*2、线程处于大于shutdown的状态，则直接返回false
*/
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
/*
*进入内循环以下两种情况会跳出该内循环,否则一直会循环
*1、当工作线程数量超过一定阈值，会直接返回false
*2、添加工作线程成功，即ctl的值进行了加一
*/
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);//获取工作线程的数量
//当线程数量>=536870911或者>=corePoolSize或maximumPoolSize的时候，则返回false
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))//使用unsafe的cas操作对ctl.get()的值进行加一
break retry;//跳出这个外循环
c = ctl.get(); // Re-read ctl
if (runStateOf(c) != rs)//当此时的线程池状态和之前的状态不等时
continue retry;//继续内循环
}
}
//若进行到了此步操作，则表明工作线程数量加了1
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
w = new Worker(firstTask);
final Thread t = w.thread;//该w.thread为worker内部新创建的thread
if (t != null) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();//开启锁
try {
//获取锁后，再次获取线程池的状态
int rs = runStateOf(ctl.get());
/*
*1、当线程池的状态处于shutdown以上状态，则直接释放锁，不启动线程，且执行addWorkerFailed方法
执行该方法的作用是使工作线程数量-1
*/
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
if (t.isAlive()) // 创建的线程处于活跃状态，即被启动了，抛出异常
throw new IllegalThreadStateException();
workers.add(w);//workers是一个set集合
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)//largestPoolSize默认为0，作用是记录set集合中的线程数量
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;//改变该值，为了启动线程，且返回一个addWorker执行成功的状态
}
} finally {
mainLock.unlock();//释放锁
}
if (workerAdded) {
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
总结:2017-11-12