1.概覽

功能簡介：

• ThreadPoolExecutor就是普通的線程池。
• ScheduledThreadPoolExecutor特別適用于延遲執(zhí)行任務(wù)：以固定間隔調(diào)度任務(wù)或者以固定延遲調(diào)度任務(wù)
• ForkJoinPool適用于使用分治法(Divide-and-Conquer Algorithm)能夠解決的問題，特點是工作密取。

2.線程池ThreadPoolExecutor的架構(gòu)

2.1 線程池四大構(gòu)件

• 首先就是線程池本身：ctl狀態(tài)管理、執(zhí)行任務(wù)execute及submit、線程增加和縮減、以及shutdown和shutdownNow操作
• 線程本身Worker，本身實現(xiàn)了AQS，在執(zhí)行任務(wù)加鎖，屏蔽了中斷
• 阻塞隊列，從隊列中取任務(wù)getTask
• 任務(wù)FutureTask

2.2 任務(wù)兩級調(diào)度模型

2.3 Executor框架的三大部分

• 1.任務(wù)——Runnable Callable
• 2.任務(wù)的執(zhí)行——ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor

• 3.異步計算的結(jié)果——Future（FutureTask）

  
  

3.ScheduledThreadPoolExecutor

3.1 Leader-Follower模式

參考并發(fā)容器BlockingQueue - DelayQueue及Leader-Follower模式
leader是等待隊列頭部元素的指定線程。Leader-Follower模式的這種變體用于最小化不必要的定時等待。

• 當一個線程稱為leader時，其會定時等待下一個delay元素過期，但是其他線程會無限期等待。
• 當從take/poll返回之前，leader線程必須signal其他等待線程，除非在此期間有線程稱為了新的leader。
• 每當隊列頭部元素被更早到期的元素替換時，leader被置為null，offer里面q.peek() == e時，會將leader=null，此時當然會signal，重新競選leader。所以定時等待線程必須要處理失去leader時情況。

3.2 ScheduledThreadPoolExecutor四大構(gòu)件

• 首先就是線程池本身：執(zhí)行任務(wù)execute及submit被覆蓋了以實現(xiàn)周期任務(wù)，增加了run-after-shutdown參數(shù)來處理線程池關(guān)閉后怎么處理周期任務(wù)
• 線程還是沿用Worker，本身實現(xiàn)了AQS，在執(zhí)行任務(wù)加鎖，屏蔽了中斷
• 阻塞隊列使用的是定制的DelayedWorkQueue，優(yōu)先隊列，ScheduledFutureTask會記錄其在堆數(shù)組中索引，這會消除在取消時查找任務(wù)的操作，大大加快了移除操作。但是在siftUp和siftDown中會增加維護索引的額外操作。
• 任務(wù)是繼承自FutureTask的ScheduledFutureTask，實現(xiàn)了compareTo（基于time和序列號），方便放入DelayedWorkQueue。通過period區(qū)分是一次性任務(wù)還是周期性任務(wù)。通過setNextRuntime區(qū)分是scheduleAtFixedRate還是scheduleWithFixedDelay。

4.ForkJoinPool

4.1 四大構(gòu)件

• 線程池ForkJoinPool，核心的ctl打包了AC、TC、SS和ID，runState用于操作workQueues數(shù)組。

• 工作線程ForkJoinWorkerThread，每個工作線程都會注冊一個自己的WorkQueue，該WorkQueue放在workQueues數(shù)組奇數(shù)索引處。線程執(zhí)行時，不一定會執(zhí)行當前 WorkQueue 中的任務(wù)，而是可以偷取別的Worker的任務(wù)來執(zhí)行。

• 隊列WorkQueue，支持工作竊取和外部任務(wù)提交的雙端隊列，只支持四種可能的端操作中的三種 - push，pop和poll（也稱為steal），進一步的限制是push和pop僅從擁有的線程調(diào)用，而poll可以從其他線程調(diào)用。

  
  

• 任務(wù)ForkJoinTask。
  1）任務(wù)類型
  RecursiveAction——不返回結(jié)果的計算
  RecursiveTask——返回結(jié)果
  CountedCompleter——已完成的操作觸發(fā)其他操作
  2）內(nèi)部提交
  fork——直接加入到當前線程的workQueue中
  invoke——提交任務(wù)等待任務(wù)完成并獲取結(jié)果（當前線程執(zhí)行）
  join——等待任務(wù)完成并獲取結(jié)果，嘗試在當前線程中開始執(zhí)行。
  3）任務(wù)狀態(tài)
  當狀態(tài)完成時，為負數(shù)，表示正常完成、取消或者異常；
  阻塞等待的任務(wù)設(shè)置了SIGNAL

4.2 整體的運行機理

• ForkJoinPool適合分治算法

  
  

• 任務(wù)提交分為外部和內(nèi)部提交

  
  
  
  

• 整體運行圖