23体验网带你看看Java线程池的实现原理深入源代码分析

Love The Way You Lie 2022-03-14 14:44 47阅读 0赞

程序的运行本质上是使用系统资源（CPU、内存、磁盘、网络等）。如何有效地利用这些资源是我们编程优化发展的方向。今天的线程池是优化CPU利用率的一种方法。有很多关于如何在Internet上使用线程池的文章。我想说什么？希望通过学习线程池的原理，了解池技术的基本设计思想。其他类似的问题也可以解决。前面提到一个名词，那就是池化技术，那么到底什么是池化技术呢？池化技术也就是说，就是提前保存大量的资源，以备不时之需。在机器资源有限的情况下，使用池化技术可以大大的提高资源的利用率，提升性能等。

在编程领域，比较典型的池化技术有：线程池、连接池、内存池、对象池等。本文主要来介绍一下其中比较简单的线程池的实现原理，希望读者们可以举一反三，通过对线程池的理解，学习并掌握所有编程中池化技术的底层原理。在Java的并发编程中，线程是十分重要的，在Java中，创建一个线程比较容易。

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我们通过创建一个线程对象，并且实现Runnable接口就可以实现一个简单的线程。可以利用上多核CPU。当一个任务结束，当前线程就接收。但很多时候，我们不止会执行一个任务。如果每次都是如此的创建线程->执行任务->销毁线程，会造成很大的性能开销。那能否一个线程创建后，执行完一个任务后，又去执行另一个任务，而不是销毁。这就是线程池。这也就是池化技术的思想，通过预先创建好多个线程，放在池中，这样可以在需要使用线程的时候直接获取，避免多次重复创建、销毁带来的开销。

以下代码，是在Java中创建线程池：

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Jdk提供给外部的接口也很简单。直接调用ThreadPoolExecutor构造一个就可以了，也可以通过Executors静态工厂构建，但一般不建议。可以看到，开发者想要在代码中使用线程池还是比较简单的，这得益于Java给我们封装好的一系列API。但是，这些API的背后是什么呢，让我们来揭开这个迷雾，看清线程池的本质。通常，一般构造函数会反映出这个工具或这个对象的数据存储结构。

acc：获取调用上下文

corePoolSize：核心线程数量，可以类比正式员工数量，常驻线程数量。

maximumPoolSize：最大的线程数量，公司最多雇佣员工数量。常驻+临时线程数量。

workQueue：多余任务等待队列，再多的人都处理不过来了，需要等着，在这个地方等。

keepAliveTime：非核心线程空闲时间，就是外包人员等了多久，如果还没有活干，解雇了。

threadFactory：创建线程的工厂，在这个地方可以统一处理创建的线程的属性。每个公司对员工的要求不一样，恩，在这里设置员工的属性。

handler：线程池拒绝策略，什么意思呢？就是当任务实在是太多，人也不够，需求池也排满了，还有任务咋办？默认是不处理，抛出异常告诉任务提交者，我这忙不过来了。

接着，我们看一下线程池中比较重要的execute方法，该方法用于向线程池中添加一个任务。

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workerCountOf方法根据ctl的低29位，得到线程池的当前线程数，如果线程数小于corePoolSize，则执行addWorker方法创建新的线程执行任务；判断线程池是否在运行，如果在，任务队列是否允许插入，插入成功再次验证线程池是否运行，如果不在运行，移除插入的任务，然后抛出拒绝策略。如果在运行，没有线程了，就启用一个线程；如果添加非核心线程失败，就直接拒绝了。

我们看看如何添加一个工作线程的？从方法execute的实现可以看出：addWorker主要负责创建新的线程并执行任务，代码如下（这里代码有点长，没关系，也是分块的，总共有5个关键的代码块）

判断线程池的状态，如果线程池的状态值大于或等SHUTDOWN，则不处理提交的任务，直接返回；通过参数core判断当前需要创建的线程是否为核心线程，如果core为true，且当前线程数小于corePoolSize，则跳出循环，开始创建新的线程。有人或许会疑问retry是什么？这个是java中的goto语法。只能运用在break和continue后面。获取线程池主锁。线程池的工作线程通过Woker类实现，通过ReentrantLock锁保证线程安全；加线程到workers中（线程池中）；启动新建的线程。一个hashSet。所以，线程池底层的存储结构其实就是一个HashSet。

所谓线程池本质是一个hashSet。多余的任务会放在阻塞队列中。只有当阻塞队列满了后，才会触发非核心线程的创建。所以非核心线程只是临时过来打杂的。直到空闲了，然后自己关闭了。线程池提供了两个钩子（beforeExecute，afterExecute）给我们，我们继承线程池，在执行任务前后做一些事情。线程池原理关键技术：锁（lock,cas）、阻塞队列、hashSet（资源池）

最后，我希望这将有助于您理解线程池。最后，让我们思考一下，为什么线程池的底层数据接口使用hashset来实现？合理利用自己的时间每分每秒地学习提高自己，不要用“没有时间”来掩饰自己的精神懒惰！当你年轻的时候，努力工作，给自己一个关于未来的描述！

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