池技术是性能优化的重要手段：连接池，线程池已经是开发中的标配了。面试中这个知识点也是高频问题。抽空学习了Java的ThreadPoolExecutor, 把学习的思路记录一下。
由于线程的创建和销毁都是系统层面的操作，涉及到系统资源的占用和回收，所以创建线程是一个重量级的操作。为了提升性能，就引入了线程池；即线程复用。Java不仅提供了线程池，还提供了线程池的操作工具类。 我们由浅入深了解一下。
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ThreadDemo {
static class Worker implements Runnable{
public void run(){
System.out.println("run work "+Thread.currentThread().getName() );
}
}
public static void main(String[] args) {
Worker w1 = new Worker();
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
service.submit(w1);
service.shutdown();
}
}
看Executors的源码，发现其使用的是ThreadPoolExecutor。 研究一下ThreadPoolExecutor, 发现其默认的参数Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler。线程池的创建工厂默认如下:
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread t = new Thread(group, r,
namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
0);
if (t.isDaemon())
t.setDaemon(false);
if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
return t;
}
也就是自定义了一下线程的名字，将线程归到了同一个组。
线程池的defaultHandler如下:
public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
/**
* Creates an {@code AbortPolicy}.
*/
public AbortPolicy() { }
/**
* Always throws RejectedExecutionException.
*
* @param r the runnable task requested to be executed
* @param e the executor attempting to execute this task
* @throws RejectedExecutionException always.
*/
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
" rejected from " +
e.toString());
}
}
也就是说，当提交的任务超过线程池的容量，那么就会抛出RejectedExecutionException异常。 但是使用Executors会发现，并没有抛出异常。这是因为Executors创建BlockingQueue时没有指定队列的容量。
换言之，线程池能容纳的任务数量最多为maximumPoolSize + queueSize。 比如线程池如下new ThreadPoolExecutor(10, 11, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(5)); 则最大任务数量为16个，超过16个就会抛出异常。
线程池中线程数量有多少呢？先运行如下的代码:
import java.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ThreadDemo {
static class Worker implements Runnable{
public void run(){
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("done work "+Thread.currentThread().getName() );
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Worker w1 = new Worker();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 4,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(5));
for(int i=0;i<9;i++) {
executor.submit(w1);
}
executor.shutdown();
}
}
可以发现最多开启了4个线程。 这4个线程就对应了4个Worker的实例。 看worker的源码可以发现，它兼备AQS和Runnable两个特性。 我们只关注它Runnable的特性。
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
w.lock();
// If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
// if not, ensure thread is not interrupted. This
// requires a recheck in second case to deal with
// shutdownNow race while clearing interrupt
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
task.run();
} catch (RuntimeException x) {
thrown = x; throw x;
} catch (Error x) {
thrown = x; throw x;
} catch (Throwable x) {
thrown = x; throw new Error(x);
} finally {
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
task = null;
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
在这个线程中不断从队列中获取任务，然后执行。 worker中反复出现的ctl又是什么呢？
ctl是两个变量组合，一个32位的int, 高3位用于控制线程池的状态，低29位用于记录线程池启动线程的数量。 所以有这么几个方法
// Packing and unpacking ctl
private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }
private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
整个线程池的核心，就worker和ctl的理解。 有点复杂，主要是集中了:
1. AQS
2. BlockingQueue
这也是为什么我建议先学AQS,后学线程池的实现原理。
