Java中的線程池

• 一般我們說(shuō)起Java中的線程池，其實(shí)指的是java.util.concurrent包下的ThreadPoolExecutor。當(dāng)然java包下還有其他線程池的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，但主要也是最常用的就是這個(gè)類(lèi)。今天我們來(lái)好好說(shuō)說(shuō)這個(gè)類(lèi)。
• 這里我們結(jié)合了其他人的整理和自己的思考進(jìn)行了總結(jié)。

1. 工作原理

如圖所示：

ThreadPoolExecutor工作原理

當(dāng)主線程中調(diào)用execute接口提交執(zhí)行任務(wù)時(shí)：
則執(zhí)行以下步驟：
注意：線程池初始時(shí)，是空的。

1. 如果當(dāng)前線程數(shù)<corePoolSize，如果是則創(chuàng)建新的線程執(zhí)行該任務(wù)
2. 如果當(dāng)前線程數(shù)>=corePoolSize，則將任務(wù)存入BlockingQueue<Runnable>
3. 如果阻塞隊(duì)列已滿，且當(dāng)前線程數(shù)<maximumPoolSize，則新建線程執(zhí)行該任務(wù)。
4. 如果阻塞隊(duì)列已滿，且當(dāng)前線程數(shù)>=maximumPoolSize，則拋出異常RejectedExecutionException，告訴調(diào)用者無(wú)法再接受任務(wù)了。

注意點(diǎn)：

• 線程池初始化時(shí)，是空的。
• 如果阻塞隊(duì)列已滿，且當(dāng)前線程數(shù)<maximumPoolSize，則新建線程執(zhí)行該任務(wù)。而不是新建線程，從阻塞隊(duì)列里take任務(wù)來(lái)執(zhí)行，所以這里并不是先來(lái)先執(zhí)行的。

提問(wèn)：這里的阻塞隊(duì)列是BlockingQueue<Runnale>,我們知道ThreadPoolExecutor是支持Callable任務(wù)提交的，那這里不會(huì)有問(wèn)題嗎？

• 答：其實(shí)我們這里說(shuō)的都是execute接口提交任務(wù)。execute接口只接受Runnable。其實(shí)我們看一下繼承關(guān)系圖：

  
  
  ThreadPoolExecutor類(lèi)圖

• 可以看到其實(shí)ThreadPoolExecutor是繼承了AbstractExecutorService，而AbstractExecutorService實(shí)現(xiàn)了ExecutorService。

• 且我們可以看到ThreadPoolExecutor類(lèi)里只重寫(xiě)了execute方法。ExecutorService的其他方法都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，而是在AbstractExecutorService里實(shí)現(xiàn)的。所以說(shuō)整個(gè)ThreadPoolExecutor里的策略都是只針對(duì)execute方法來(lái)說(shuō)的。所以說(shuō)上述的工作原理只針對(duì)execute接口。像其他的submit/invoke接口并不適用--因?yàn)檎{(diào)用這些接口其實(shí)調(diào)用的是AbstractExecutorService的實(shí)現(xiàn)。

2. 我們來(lái)看一下ThreadPoolExecutor的參數(shù)

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler)

• corePoolSize：就是上圖中的CorePoolSize，意為核心線程數(shù)。
• maximumPoolSize：就是上圖中maximumPoolSize，意為整個(gè)線程池的最大線程數(shù)。這個(gè)數(shù)字是包含orePoolSize的。
• keepAliveTime和unit：是idle線程最大存活時(shí)間。unit是前者的單位。即如果當(dāng)前線程數(shù)>corePoolSize，則會(huì)kill一些線程至corePoolSize大小。
• workQueue：就是上面說(shuō)的阻塞隊(duì)列，注意BlockingQueue<Runnable>只是個(gè)接口，下面我們會(huì)細(xì)說(shuō)一下它的常用實(shí)現(xiàn)類(lèi)。
• 下面兩個(gè)參數(shù)是可選項(xiàng)：即Java重載了ThreadPoolExecutor的構(gòu)造方法，下面兩個(gè)參數(shù)可以不傳，也可以只傳一個(gè)。
• threadFactory：線程工廠。創(chuàng)建線程的接口，該接口只有一個(gè)方法：Thread newThread(Runnable r);我們可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口進(jìn)而自定義創(chuàng)建線程，比如制定線程名稱(chēng)，線程組等。
• handler：當(dāng)線程池已滿時(shí)，再提交任務(wù)會(huì)觸發(fā)調(diào)用這個(gè)回調(diào)函數(shù)。RejectedExecutionHandler接口的唯一方法：

void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor);

3. 阻塞隊(duì)列的常用實(shí)現(xiàn)類(lèi)

• ArrayBlockingQueue: 有邊界的阻塞隊(duì)列。長(zhǎng)度大小初始化時(shí)制定，即內(nèi)部由數(shù)組實(shí)現(xiàn)。
• LinkedBlockingQueue: 有邊界的阻塞隊(duì)列。邊界是可選的，如果初始化的時(shí)候不指定則默認(rèn)是Interger.MAX_VALUE，內(nèi)部由鏈表實(shí)現(xiàn)。（最常用）
• PriorityBlockQueue: 帶有優(yōu)先級(jí)的阻塞隊(duì)列。沒(méi)有邊界。
• 這三個(gè)類(lèi)都實(shí)現(xiàn)了BlockingQueue接口，其中LinkedBlockingQueue最常用，特別注意一般一定要指定邊界大小，不然線程池失去了些意義，且造成內(nèi)存泄露。
  這里就不對(duì)這些細(xì)說(shuō)，以后我們?cè)偌?xì)說(shuō)。

4. RejectedExecutionHandler線程池飽和策略

• 默認(rèn)的 ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：處理程序遭到拒絕將拋出運(yùn)行時(shí)RejectedExecutionException。
• ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：調(diào)用線程直接call該任務(wù)的execute 本身。
• ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：將任務(wù)刪除。
• ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy刪除工作隊(duì)列頭部任務(wù)。

5. ThreadPoolExecutor的擴(kuò)展

我們看ThreadPoolExecutor的源碼發(fā)現(xiàn)如下三個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)為空且是protected。明顯用于子類(lèi)實(shí)現(xiàn)的。

protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) { }  
protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) { }  
protected void terminated() { } 

• 在執(zhí)行任務(wù)的線程中將調(diào)用beforeExecute和afterExecute等方法，在這些方法中還可以添加日志、計(jì)時(shí)、監(jiān)視或者統(tǒng)計(jì)信息收集的功能。
• 無(wú)論任務(wù)是從run中正常返回，還是拋出一個(gè)異常而返回，afterExecute都會(huì)被調(diào)用。如果任務(wù)在完成后帶有一個(gè)Error，那么就不會(huì)調(diào)用afterExecute。
• 如果beforeExecute拋出一個(gè)RuntimeException，那么任務(wù)將不被執(zhí)行，并且afterExecute也不會(huì)被調(diào)用。
• 在線程池完成關(guān)閉時(shí)調(diào)用terminated，也就是在所有任務(wù)都已經(jīng)完成并且所有工作者線程也已經(jīng)關(guān)閉后，terminated可以用來(lái)釋放Executor在其生命周期里分配的各種資源，此外還可以執(zhí)行發(fā)送通知、記錄日志或者手機(jī)finalize統(tǒng)計(jì)等操作。
  即我們可以子類(lèi)來(lái)繼承ThreadPoolExecutor來(lái)定制化一些功能。