Java线程池架构(一)原理和源码解析(Java线程池架构深度解析（一）：原理与源码全面解读)

原创

ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 17 #后端开发

Java线程池架构深度解析（一）：原理与源码全面解读

一、引言

在Java中，线程池是一种用于管理线程的工具，它能够有效尽或许减少损耗程序的性能和资源利用率。本文将深入探讨Java线程池的原理和源码实现，帮助读者更好地领会线程池的工作机制。

二、线程池概述

线程池（ThreadPool）是一种用于管理线程的集合，它能够提供线程的创建、执行、回收等操作。通过使用线程池，我们可以避免频繁地创建和销毁线程，从而尽或许减少损耗程序的性能。

三、线程池的核心组件

Java线程池的核心组件包括以下几个部分：

线程池管理器（ThreadPoolExecutor）

工作线程（Worker）

任务队列（BlockingQueue）

线程工厂（ThreadFactory）

拒绝策略（RejectedExecutionHandler）

四、线程池的工作流程

以下是线程池的工作流程：

当提交一个任务时，线程池首先检查核心线程数是否已满。

如果核心线程数未满，则创建一个新的线程执行任务。

如果核心线程数已满，则将任务放入任务队列。

如果任务队列已满，则检查最大线程数是否已满。

如果最大线程数未满，则创建一个新的线程执行任务。

如果最大线程数已满，则执行拒绝策略。

五、线程池的源码解析

下面将分析线程池的核心类ThreadPoolExecutor的源码实现。

5.1 ThreadPoolExecutor构造函数

ThreadPoolExecutor类的构造函数如下：


public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    // ...
}

构造函数的参数包括：

corePoolSize：核心线程数

maximumPoolSize：最大线程数

keepAliveTime：非核心线程的存活时间

unit：存活时间的单位

workQueue：任务队列

threadFactory：线程工厂

handler：拒绝策略

5.2 execute方法

execute方法是线程池的核心方法，用于提交任务。以下是execute方法的源码实现：


public void execute(Runnable task) {
    if (task == null) {
        throw new NullPointerException();
    }
    int c = ctl.get();
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(task, true))
            return;
        c = ctl.get();
    }
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(task)) {
        int recheck = ctl.get();
        if (!isRunning(recheck) && remove(task))
            reject(task);
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
    } else if (!addWorker(task, false))
        reject(task);
}

execute方法的工作流程如下：

首先检查任务是否为null，如果为null则抛出异常。

然后检查当前线程数是否小于核心线程数，如果小于则尝试创建一个新的线程执行任务。

如果当前线程数大于等于核心线程数，则将任务放入任务队列。

如果任务队列已满，则尝试创建一个新的线程执行任务。

如果无法创建新的线程，则执行拒绝策略。

5.3 addWorker方法

addWorker方法是用于创建新线程的方法。以下是addWorker方法的源码实现：


private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
    retry:
    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        int rs = runStateOf(c);
        // Check if queue empty only if necessary.
        if (rs >= SHUTDOWN &&
            ! (rs == SHUTDOWN &&
               firstTask == null &&
               ! workQueue.isEmpty())) {
            return false;
        }
        for (;;) {
            int wc = workerCountOf(c);
            if (wc >= CAPACITY ||
                wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize)) {
                return false;
            }
            if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                break retry;
            c = ctl.get();  // Re-read ctl
            if (runStateOf(c) != rs)
                continue retry;
        }
    }
    boolean workerStarted = false;
    Worker w = null;
    try {
        w = new Worker(firstTask);
        final Thread t = w.thread;
        if (t != null) {
            final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
            mainLock.lock();
            try {
                // Recheck while holding lock.
                // Back out on ThreadFactory failure or if
                // shut down before lock acquired.
                int rs = runStateOf(ctl.get());
                if (rs < SHUTDOWN ||
                    (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                    if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                        throw new IllegalThreadStateError();
                    workers.add(w);
                    int s = workers.size();
                    if (s > largestPoolSize)
                        largestPoolSize = s;
                    workerStarted = true;
                }
            } finally {
                mainLock.unlock();
            }
            t.start();
        }
    } catch (Throwable ex) {
        // ...
    }
    return workerStarted;
}