ThreadPoolExecutor參數(shù)含義及源碼執(zhí)行流程是什么

今天小編給大家分享一下ThreadPoolExecutor參數(shù)含義及源碼執(zhí)行流程是什么的相關(guān)知識點，內(nèi)容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

典型回答

ThreadPoolExecutor 的核心參數(shù)指的是它在構(gòu)建時需要傳遞的參數(shù)，其構(gòu)造方法如下所示：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 ||
        // maximumPoolSize 必須大于 0，且必須大于 corePoolSize
        maximumPoolSize <= 0 ||
        maximumPoolSize < corePoolSize ||
        keepAliveTime < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
        throw new NullPointerException();
    this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
            null :
            AccessController.getContext();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}

第 1 個參數(shù)：corePoolSize 表示線程池的常駐核心線程數(shù)。如果設(shè)置為 0，則表示在沒有任何任務(wù)時，銷毀線程池；如果大于 0，即使沒有任務(wù)時也會保證線程池的線程數(shù)量等于此值。但需要注意，此值如果設(shè)置的比較小，則會頻繁的創(chuàng)建和銷毀線程（創(chuàng)建和銷毀的原因會在本課時的下半部分講到）；如果設(shè)置的比較大，則會浪費系統(tǒng)資源，所以開發(fā)者需要根據(jù)自己的實際業(yè)務(wù)來調(diào)整此值。

第 2 個參數(shù)：maximumPoolSize 表示線程池在任務(wù)最多時，最大可以創(chuàng)建的線程數(shù)。官方規(guī)定此值必須大于 0，也必須大于等于 corePoolSize，此值只有在任務(wù)比較多，且不能存放在任務(wù)隊列時，才會用到。

第 3 個參數(shù)：keepAliveTime 表示線程的存活時間，當線程池空閑時并且超過了此時間，多余的線程就會銷毀，直到線程池中的線程數(shù)量銷毀的等于 corePoolSize 為止，如果 maximumPoolSize 等于 corePoolSize，那么線程池在空閑的時候也不會銷毀任何線程。

第 4 個參數(shù)：unit 表示存活時間的單位，它是配合 keepAliveTime 參數(shù)共同使用的。

第 5 個參數(shù)：workQueue 表示線程池執(zhí)行的任務(wù)隊列，當線程池的所有線程都在處理任務(wù)時，如果來了新任務(wù)就會緩存到此任務(wù)隊列中排隊等待執(zhí)行。

第 6 個參數(shù)：threadFactory 表示線程的創(chuàng)建工廠，此參數(shù)一般用的比較少，我們通常在創(chuàng)建線程池時不指定此參數(shù)，它會使用默認的線程創(chuàng)建工廠的方法來創(chuàng)建線程，源代碼如下：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    // Executors.defaultThreadFactory() 為默認的線程創(chuàng)建工廠
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
         Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}
public static ThreadFactory defaultThreadFactory() {
    return new DefaultThreadFactory();
}
// 默認的線程創(chuàng)建工廠，需要實現(xiàn) ThreadFactory 接口
static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
    private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
    private final ThreadGroup group;
    private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
    private final String namePrefix;
    DefaultThreadFactory() {
        SecurityManager s = System.getSecurityManager();
        group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
                              Thread.currentThread().getThreadGroup();
        namePrefix = "pool-" +
                      poolNumber.getAndIncrement() +
                     "-thread-";
    }
    // 創(chuàng)建線程
    public Thread newThread(Runnable r) {
        Thread t = new Thread(group, r,
                              namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                              0);
        if (t.isDaemon()) 
            t.setDaemon(false); // 創(chuàng)建一個非守護線程
        if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
            t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY); // 線程優(yōu)先級設(shè)置為默認值
        return t;
    }
}

我們也可以自定義一個線程工廠，通過實現(xiàn) ThreadFactory 接口來完成，這樣就可以自定義線程的名稱或線程執(zhí)行的優(yōu)先級了。

第 7 個參數(shù)：RejectedExecutionHandler 表示指定線程池的拒絕策略，當線程池的任務(wù)已經(jīng)在緩存隊列 workQueue 中存儲滿了之后，并且不能創(chuàng)建新的線程來執(zhí)行此任務(wù)時，就會用到此拒絕策略，它屬于一種限流保護的機制。

線程池的工作流程要從它的執(zhí)行方法 execute() 說起，源碼如下：

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    int c = ctl.get();
    // 當前工作的線程數(shù)小于核心線程數(shù)
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        // 創(chuàng)建新的線程執(zhí)行此任務(wù)
        if (addWorker(command, true))
            return;
        c = ctl.get();
    }
    // 檢查線程池是否處于運行狀態(tài)，如果是則把任務(wù)添加到隊列
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
        // 再出檢查線程池是否處于運行狀態(tài)，防止在第一次校驗通過后線程池關(guān)閉
        // 如果是非運行狀態(tài)，則將剛加入隊列的任務(wù)移除
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        // 如果線程池的線程數(shù)為 0 時（當 corePoolSize 設(shè)置為 0 時會發(fā)生）
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false); // 新建線程執(zhí)行任務(wù)
    }
    // 核心線程都在忙且隊列都已爆滿，嘗試新啟動一個線程執(zhí)行失敗
    else if (!addWorker(command, false)) 
        // 執(zhí)行拒絕策略
        reject(command);
}

其中 addWorker(Runnable firstTask, boolean core) 方法的參數(shù)說明如下：

• firstTask，線程應(yīng)首先運行的任務(wù)，如果沒有則可以設(shè)置為 null；

• core，判斷是否可以創(chuàng)建線程的閥值（最大值），如果等于 true 則表示使用 corePoolSize 作為閥值，false 則表示使用maximumPoolSize 作為閥值。

考點分析

線程池任務(wù)執(zhí)行的主要流程，可以參考以下流程圖：

與 ThreadPoolExecutor 相關(guān)的面試題還有以下幾個：

• ThreadPoolExecutor 的執(zhí)行方法有幾種？它們有什么區(qū)別？

• 什么是線程的拒絕策略？

• 拒絕策略的分類有哪些？

• 如何自定義拒絕策略？

• ThreadPoolExecutor 能不能實現(xiàn)擴展？如何實現(xiàn)擴展？

知識拓展

execute() VS submit()

execute() 和 submit() 都是用來執(zhí)行線程池任務(wù)的，它們最主要的區(qū)別是，submit() 方法可以接收線程池執(zhí)行的返回值，而 execute() 不能接收返回值。

來看兩個方法的具體使用：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 10, 10L,
        TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue(20));
// execute 使用
executor.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello, execute.");
    }
});
// submit 使用
Future<String> future = executor.submit(new Callable<String>() {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        System.out.println("Hello, submit.");
        return "Success";
    }
});
System.out.println(future.get());

以上程序執(zhí)行結(jié)果如下：

Hello, submit.
Hello, execute.
Success

從以上結(jié)果可以看出 submit() 方法可以配合 Futrue 來接收線程執(zhí)行的返回值。它們的另一個區(qū)別是 execute() 方法屬于 Executor 接口的方法，而 submit() 方法則是屬于 ExecutorService 接口的方法，它們的繼承關(guān)系如下圖所示：

線程池的拒絕策略

當線程池中的任務(wù)隊列已經(jīng)被存滿，再有任務(wù)添加時會先判斷當前線程池中的線程數(shù)是否大于等于線程池的最大值，如果是，則會觸發(fā)線程池的拒絕策略。

Java 自帶的拒絕策略有 4 種：

• AbortPolicy，終止策略，線程池會拋出異常并終止執(zhí)行，它是默認的拒絕策略；

• CallerRunsPolicy，把任務(wù)交給當前線程來執(zhí)行；

• DiscardPolicy，忽略此任務(wù)（最新的任務(wù)）；

• DiscardOldestPolicy，忽略最早的任務(wù)（最先加入隊列的任務(wù)）。

例如，我們來演示一個 AbortPolicy 的拒絕策略，代碼如下：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(1, 3, 10,
        TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(2),
        new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); // 添加 AbortPolicy 拒絕策略
for (int i = 0; i < 6; i++) {
    executor.execute(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    });
}

以上程序的執(zhí)行結(jié)果：

pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-3
pool-1-thread-2
Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task com.lagou.interview.ThreadPoolExample$$Lambda$1/1096979270@448139f0 rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@7cca494b[Running, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 2, completed tasks = 0]
 at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2063)
 at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:830)
 at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1379)
 at com.lagou.interview.ThreadPoolExample.rejected(ThreadPoolExample.java:35)
 at com.lagou.interview.ThreadPoolExample.main(ThreadPoolExample.java:26)

可以看出當?shù)?6 個任務(wù)來的時候，線程池則執(zhí)行了AbortPolicy 拒絕策略，拋出了異常。因為隊列最多存儲 2 個任務(wù)，最大可以創(chuàng)建 3 個線程來執(zhí)行任務(wù)（2+3=5），所以當?shù)?6 個任務(wù)來的時候，此線程池就“忙”不過來了。

自定義拒絕策略

自定義拒絕策略只需要新建一個 RejectedExecutionHandler 對象，然后重寫它的 rejectedExecution() 方法即可，如下代碼所示：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(1, 3, 10,
        TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(2),
        new RejectedExecutionHandler() {  // 添加自定義拒絕策略
            @Override
            public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
                // 業(yè)務(wù)處理方法
                System.out.println("執(zhí)行自定義拒絕策略");
            }
        });
for (int i = 0; i < 6; i++) {
    executor.execute(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    });
}

以上代碼執(zhí)行的結(jié)果如下：

執(zhí)行自定義拒絕策略
pool-1-thread-2
pool-1-thread-3
pool-1-thread-1
pool-1-thread-1
pool-1-thread-2

可以看出線程池執(zhí)行了自定義的拒絕策略，我們可以在 rejectedExecution 中添加自己業(yè)務(wù)處理的代碼。

ThreadPoolExecutor 擴展

ThreadPoolExecutor 的擴展主要是通過重寫它的 beforeExecute() 和 afterExecute() 方法實現(xiàn)的，我們可以在擴展方法中添加日志或者實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，比如統(tǒng)計線程的執(zhí)行時間，如下代碼所示：

public class ThreadPoolExtend {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 線程池擴展調(diào)用
        MyThreadPoolExecutor executor = new MyThreadPoolExecutor(2, 4, 10,
                TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue());
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            executor.execute(() -> {
                Thread.currentThread().getName();
            });
        }
    }
   /**
     * 線程池擴展
     */
    static class MyThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {
        // 保存線程執(zhí)行開始時間
        private final ThreadLocal<Long> localTime = new ThreadLocal<>();
        public MyThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
                            TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
}
        /**
         * 開始執(zhí)行之前
         * @param t 線程
         * @param r 任務(wù)
         */
        @Override
        protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
            Long sTime = System.nanoTime(); // 開始時間 (單位：納秒)
            localTime.set(sTime);
            System.out.println(String.format("%s | before | time=%s",
                    t.getName(), sTime));
            super.beforeExecute(t, r);
        }
        /**
         * 執(zhí)行完成之后
         * @param r 任務(wù)
         * @param t 拋出的異常
         */
        @Override
        protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
            Long eTime = System.nanoTime(); // 結(jié)束時間 (單位：納秒)
            Long totalTime = eTime - localTime.get(); // 執(zhí)行總時間
            System.out.println(String.format("%s | after | time=%s | 耗時：%s 毫秒",
                    Thread.currentThread().getName(), eTime, (totalTime / 1000000.0)));
            super.afterExecute(r, t);
        }
    }
}

以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下所示：

pool-1-thread-1 | before | time=4570298843700
pool-1-thread-2 | before | time=4570298840000
pool-1-thread-1 | after | time=4570327059500 | 耗時：28.2158 毫秒
pool-1-thread-2 | after | time=4570327138100 | 耗時：28.2981 毫秒
pool-1-thread-1 | before | time=4570328467800
pool-1-thread-1 | after | time=4570328636800 | 耗時：0.169 毫秒

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