Java并发--线程池实现原理

青旅半醒 2021-08-13 15:31 388阅读 0赞

### Java中的线程池 ###

Java中的线程池是运用场景最多的并发框架，几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。在开发过程中，合理地使用线程池能够带来3个好处。

*  第一：降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
 *  第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
 *  第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。但是，要做到合理利用线程池，必须对其实现原理了如指掌。

### 线程池的实现原理 ###

线程池的主要处理流程：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
从图中可以看出，当提交一个新任务到线程池时，线程池的处理流程如下。

1.  线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务，则进入下个流程。
2.  线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。
3.  线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

ThreadPoolExecutor执行execute()方法的示意图：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

ThreadPoolExecutor执行execute方法分下面4种情况。

1.  如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）。
2.  如果运行的线程等于或多于corePoolSize，则将任务加入BlockingQueue。
3.  如果无法将任务加入BlockingQueue（队列已满），则创建新的线程来处理任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）。
4.  如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize，任务将被拒绝，并调用  
    RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

ThreadPoolExecutor采取上述步骤的总体设计思路，是为了在执行execute()方法时，**尽可能地避免获取全局锁（那将会是一个严重的可伸缩瓶颈）。** 在ThreadPoolExecutor完成预热之后（当前运行的线程数大于等于corePoolSize），几乎所有的execute()方法调用都是执行步骤2，而步骤2不需要获取全局锁。

线程池执行任务的方法如下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
工作线程： 线程池创建线程时，会将线程封装成工作线程Worker，Worker在执行完任务  
后，还会循环获取工作队列里的任务来执行。我们可以从Worker类的run()方法里看到这点。

![在这里插入图片描述][20200122150650600.png]  
![在这里插入图片描述][20200122150709259.png]  
ThreadPoolExecutor中线程执行任务的示意图如下图所示

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

线程池中的线程执行任务分两种情况，如下：

*  在execute()方法中创建一个线程时，会让这个线程执行当前任务。
 *  这个线程执行完上图中1的任务后，会反复从BlockingQueue获取任务来执行。

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