学习juc包 - 线程池 - ExecutorService实现原理
再来看看java的juc包下的线程池相关实现。既然面试那么那么爱考，那就把它背一背。
相关抽象
先来看看juc包里线程池相关的抽象和接口：
线程池相关：
Executor：严格来说它不是线程池的抽象，只是“执行者”，甚至不保证异步执行。它提供execute方法，执行一个Runnable的方法。ExecutorService：继承Executor：线程池的抽象，提供一些生命周期管理的方法，除了能执行Runable之外还能执行Callable。AbstractExecutorService：ExecutorService的抽象实现，实现invokeAll和invokeAny这两个方法。ThreadPoolExecutor：继承AbstractExecutorService，ExecutorService的主要实现，下详。ForkJoinPool：继承AbstractExecutorService，ExecutorService的另一个实现，它是为那些能够被递归地拆解成子任务的工作类型量身设计的。
任务：
Runnable：functionalInterface，其实就是一个方法。Callable：functionalInterface，和Runnable一样，不过有返回值。
线程生产者：
ThreadFactory：提供一个方法：newThread，生产线程，简单易懂。线程池本身没有生产线程的能力，需要借助一个ThreadFactory实例完成。
Future：
Future：在异步编程里一个有力的抽象。官方文档中说明它代表一个（将要发生的）异步运算结果。我认为可以将它看作一个将要拿到的对象的placeholder。提供阻塞的get方法。RunnableFuture：Future的扩展，含义是有能力得到运算结果的Future。增加1个方法run，成功执行后就能得到那个将要拿到的对象。FutureTask：RunnableFuture的实现。
Executors：
Executors：Executor的工厂类和帮助方法。
怎样使用
Executors有几个静态方法创建线程池，分别是：
newFixedThreadPool：返回一个固定线程数的线程池，在新增任务时，如果所有线程忙碌，那么任务会在Queue里等待直至有空闲线程。所有线程会一直存在。newCachedThreadPool：线程池内的线程数动态可变（0 - Integer.MAX_VALUE），当一个线程超过60秒没有执行任务时，该线程会被回收。对于要执行很多小任务的场景来说，是不错的选择。newSingleThreadExecutor：一个线程的线程池，同一个时间只能有一个线程，一个任务在执行。newWorkStealingPool：返回ForkJoinPool实现。
怎样使用Executor？请看代码：
ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
pool.execute(() -> System.out.println("helloworld"));
ThreadPoolExecutor内部结构
我们可以一拍脑袋将ThreadPoolExecutor的内部变量分为两类，一类是执行工作的变量，另一种是配置线程池的变量：
执行工作的变量是这几个：
/**
* 两个功能：1. 前三位表示线程池状态，2. 余下的为表示当前所有工作线程的数量
*/
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
/**
* 先进先出的队列，保存所有待执行的任务
*/
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
/**
* 保存所有工作线程的set（worker是内部对工作线程的封装）
*/
private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();
/**
* 线程生产工厂
*/
private volatile ThreadFactory threadFactory;
/**
* 拒绝任务时的handler
*/
private volatile RejectedExecutionHandler handler;
配置线程池的变量：
/**
* 线程池内部的线程数峰值
*/
private int largestPoolSize;
/**
* 已完成的任务数
*/
private long completedTaskCount;
/**
* 设置线程空闲多长时间会被回收
*/
private volatile long keepAliveTime;
/**
* 设置是否回收空闲线程
*/
private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
/**
* （当allowCoreThreadTimeOut是false时，即不回收空闲线程），线程池内会维持的最小的线程数。
*/
private volatile int corePoolSize;
/**
* 线程池内会维持的最大的线程数。
*/
private volatile int maximumPoolSize;
ThreadPoolExecutor工作原理
直接看execute方法和runWorker方法。
execute方法可看成这几步：
- 如果当前线程池线程个数小于corePoolSize则开启新线程
- 否则添加任务到任务队列
- 如果任务队列满了，则尝试新开启线程执行任务，如果线程个数>maximumPoolSize则执行拒绝策略。
当新的worker添加到workers集合后，就是执行runWorker方法，runWorker方法是while循环的从队列里poll一个任务出来执行。
在构造线程池时有哪些常见配置
看看ThreadPoolExecutor的构造函数：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
if (corePoolSize < 0 ||
maximumPoolSize <= 0 ||
maximumPoolSize < corePoolSize ||
keepAliveTime < 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
throw new NullPointerException();
this.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}
主要是几个参数：
- corePoolSize：线程池核心（正在执行任务的）线程个数。默认情况下（allowCoreThreadTimeOut = false），核心线程是不会被回收的，所以只要线程池创建超过了corePoolSize的线程，线程池的最小线程数就会保持在corePoolSize数值上。当当前线程数>corePoolSize，执行的任务会添加到队列。
- maximumPoolSize：线程池最大线程数量。
- threadFactory：线程生产的工厂。
- handler：饱和策略，当队列满了并且线程个数达到maximumPoolSize后采取的策略，比如AbortPolicy(抛出异常)，CallerRunsPolicy(使用调用者所在线程来运行任务)，DiscardOldestPolicy(调用poll丢弃一个任务，执行当前任务)，DiscardPolicy(默默丢弃,不抛出异常)
线程池的生命周期
这些复杂的状态调度，是由整个线程池的生命周期管理的。线程池的的生命周期有5种状态：
-
RUNNING：接受新任务并且处理阻塞队列里的任务
-
SHUTDOWN：拒绝新任务但是处理阻塞队列里的任务
-
STOP：拒绝新任务并且抛弃阻塞队列里的任务同时会中断正在处理的任务
-
TIDYING：所有任务都执行完（包含阻塞队列里面任务）当前线程池活动线程为0，将要调用terminated方法
-
TERMINATED：终止状态。terminated方法调用完成以后的状态
参考
- http://www.blogjava.net/xylz/archive/2011/02/11/344091.html