在阿里巴巴的Java开发手册中看到了线程池比较推荐使用ThreadPoolExecutor，于是每次也都是照葫芦画瓢地使用，对于其中的参数(corePoolSize, maximumPoolSize,keepAliveTime , workQueue)等完全靠着yy去使用。每次用的是时候都感觉心慌慌的，总算是找了个时间来真正地去阅读其源码。
四个主要参数
在使用ThreadPoolExecutor的时候，我们通常会使用它的如下构造函数，(此处未考虑拒绝策略)
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| ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue)
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在这里主要有四个参数：核心线程池大小、最大线程池大小、存活时间、工作队列。其实看到这四个参数我是很懵的，比如，核心线程池与最大线程池之间的区别、工作队列又是用来做什么的，存活时间指的是谁的存活时间。在讲解源码之前不妨猜猜。
流程总览
![image-20190520193752856]()
这个流程粗看没太大问题，但是有一块一方却异常突兀、反常识，就是workQueue和maximum的顺序，在我的想象中应该是先maximum再workQueue。但是事实上的确是先workQueue，再maximum。可以尝试运行下面这段demo，
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| public class ThreadPoolExecutorMain {
private static final ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(1, 3, 30, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(10));
public static void main(String[] args) {
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
final int tmp = i;
pool.execute(() -> {
try {
Thread.sleep(5000);
System.out.println(tmp);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
}
}
|
在这段demo中，不发生意外的时候，执行顺序为(1,12,13),(2,3,4),(5,6,7),(8,9,10),11，每组内部顺序可以混乱。(注意：在真正使用的时候，我们需要将ThreadPoolExecutor当作无序的使用)
源码解析
execute()
首先直接看execute()方法的源码
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| public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
int c = ctl.get();
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
|
在这里ctl是一个设计非常精巧的状态管理器，它其实是一个AtomicInteger，它利用int的前三位来存储当前线程池的状态(RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED)，后29位用来存储线程数量。
在这段代码中，我们可以看到对线程的执行策略分为了三个部分：1. core部分 2. workQueue部分 3. max部分。其中workQueue部分比较直观，就是直接调用workQueue.offer(command)将线程加入了待执行队列。那么接下来需要关注的是addWorker()方法。
addWorker()
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| private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
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();
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
}
}
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = 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 {
int rs = runStateOf(ctl.get());
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
if (t.isAlive())
throw new IllegalThreadStateException();
workers.add(w);
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
if (workerAdded) {
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
|
addWorker()这段代码看起来比较复杂，但是如果去除掉一些细节和并发安全相关的代码，整体的代码逻辑就是判断线程是否可以执行，如果可以执行则新建线程执行。在这段代码中，我们可以看到我们的线程被封装到了一个叫做Worker的类中，接下来，我们继续探究Worker的源码。
Worker
在上面的代码中我们可以看到Worker的执行是通过worker.thread.start()来执行的，先看一下构造函数。
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| Worker(Runnable firstTask) {
setState(-1);
this.firstTask = firstTask;
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}
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这里面Worker又作为了Runnable参数传给了Worker.thread。那接下来看run()方法
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| public void run() {
runWorker(this);
}
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
w.unlock();
boolean completedAbruptly = true;
try {
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
w.lock();
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();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
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这段run()方法可以看到ThreadPoolExecutor是通过不停地getTask()来复用线程的，但是到这里，其实我还有一个疑问，就是ThreadPoolExecutor如何保持线程一直处于存活状态的。那这个问题同样通过源码来继续解读。
getTask()
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| private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false;
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
decrementWorkerCount();
return null;
}
int wc = workerCountOf(c);
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
continue;
}
try {
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false;
}
}
}
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在这段代码中我们可以看到此处利用workQueue是阻塞队列的特性来保持core线程一直处于存活状态(workQueue.take)，max线程超时消亡(workQueue.poll)。当然在这段代码中，我们发现也可以通过设置ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut来使得core线程超时消亡。至于workQueue的内部实现(take和poll)此处就不继续深究下去了。
总结
至此，我们已经知道了ThreadPoolExecutor的整体执行流程以及常用参数的意义，同样也清楚了流程总览中的demo代码的执行结果为何具有顺序性。至于workQueue内部的实现就留到下一次，初步看了一下，感觉其内部也有很多非常有意思的东西。
