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java内置线程池ThreadPoolExecutor源码学习记录

苍蓝猛兽 2019-02-24 17:37:00 阅读数:146 评论数:0 点赞数:0 收藏数:0

背景

公司业务性能优化,使用java自带的Executors.newFixedThreadPool()方法生成线程池。但是其内部定义的LinkedBlockingQueue容量是Integer.MAX_VALUE。考虑到如果数据库中待处理数据量很大有可能会在短时间内往LinkedBlockingQueue中填充很多数据,导致内存溢出。于是看了一下线程池这块的源码,并在此记录。

类图

  • Executor是一个顶层接口,在它里面只声明了一个方法execute(Runnable),返回值为void,参数为Runnable类型,从字面意思可以理解,就是用来执行传进去的任务的;

  • ExecutorService接口继承了Executor接口,并声明了一些方法:submit、invokeAll、invokeAny以及shutDown等

  • 抽象类AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口,基本实现了ExecutorService中声明的所有方法;submit() 方法

  • ThreadPoolExecutor继承了类AbstractExecutorService。实现了execute(Runnable)方法。

  • Executors提供的集中工厂方法都是调用的ThreadPoolExecutor的构造方法。因为这个构造方法参数比较多 所以提供了几个经典的实现。

ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool();
ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool();
  • 本篇违章主要包括以下几点内容。这也是解决背景中提到的问题的主要历程。

    1.ThreadPoolExecutor构造方法

    2.ExecutorService submit() 方法的实现

    2.Executor execute() 方法的实现

    3.reject() 拒绝策略

ThreadPoolExecutor构造方法

构造方法中赋值的成员标量:

// 构造方法中用到的成员变量
private volatile int   corePoolSize;     //核心池的大小(即线程池中的线程数目大于这个参数时,提交的任务会被放进任务缓存队列)
private volatile int   maximumPoolSize;   //线程池最大能容忍的线程数
private volatile long keepAliveTime; //线程空闲之后存货时间 (线程数量大于corePoolSize之后)
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;              //任务缓存队列,用来存放等待执行的任务
private volatile ThreadFactory threadFactory;   //线程工厂,用来创建线程 
private volatile RejectedExecutionHandler handler; //任务拒绝策略

通过代码可以知道 Executors提供的集中工厂方法实际都是调用的同一个ThreadPoolExecutor的构造方法。当然我们也可以通过自己调用ThreadPoolExecutor构造方法 自己设置参数 从而获得很贴合我们业务的线程池。

AbstractExecutorService submit() 方法

/**
* @throws RejectedExecutionException {@inheritDoc}
* @throws NullPointerException {@inheritDoc}
*/
public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
if (task == null) throw new NullPointerException();
RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
execute(ftask);
return ftask;
}

其实是调用了execute() 方法,execute()方法 由ThreadPoolExecutor类实现。

ThreadPoolExecutor execute()方法

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
// 29位
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
// 0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;
// runState is stored in the high-order bits
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;
private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS;
private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS;
private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS;
private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS;
// Packing and unpacking ctl
// 高三位 代表 状态
private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }
// 低三位 代表 数量
private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }
// 把状态和数量两个值 揉在一起
// private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
// 获取到当前有效的线程数和线程池的状态
int c = ctl.get();
// 1.获取当前正在运行线程数是否小于核心线程池,是则新创建一个线程执行任务,否则将任务放到任务队列中
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
// 2.当前核心线程池中全部线程都在运行workerCountOf(c) >= corePoolSize,所以此时将线程放到任务队列中
// 线程池是否处于运行状态,且是否任务插入任务队列成功。注意这块 && 是做了优化如果前面条件失败后面语句不会处理
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
//在此检查线程池是否处于运行状态,如果不是则使刚刚的任务出队。和上面一样 && 是做了优化如果前面条件失败后面语句不会处理
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
// 如果没有执行的线程,就再开启一个线程(有可能没有核心线程)
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
// 3.插入队列不成功 offer() 方法失败是因为队列满了,此时就新创建线程去执行任务,创建失败抛出异常
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
// CAS修改clt的值+1,成功退出cas循环,失败继续
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
//将新建的线程加入到线程池中
workers.add(w);
int s = workers.size();
//修正largestPoolSize的值
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;

addWorker()方法 总结起来就两部分

1.CAS+失败重试操作来将线程数加1

2.新建一个线程并启用。

RejectedExecutionHandler拒绝策略

java 内置的四种拒绝策略。

 public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler // 抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常
public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler //直接在 execute 方法的调用线程中运行被拒绝的任务。如果执行程序已关闭,则会丢弃该任务
public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler // 不做任何处理 直接丢弃
public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler // 丢弃老的

自定义拒绝策略:

new RejectedExecutionHandler() {
// 自定义拒绝策略
 @Override
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
try {
// 如果LinkedBlockingQueue存满了,阻塞等待有空间后再加入元素。(put方法是阻塞的)
LOGGER.info("LinkedBlockingQueue has been full ");
// put() 方法是阻塞的,如果队列没有空间会一直等待。
 executor.getQueue().put(r);
LOGGER.info("thread has been put in");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

总结一点:当用java内置的一些工具的时候,如果有不理解的一定要 深入去看源码。从根本上找解决思路。

 

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