ThreadPoolExecutor线程池的实现原理

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导读
当向线程池提交一个任务之后,线程池是如何处理这个任务的呢?

一.为什么要使用线程池

Java中的线程池是运用场景最多的并发框架,几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。在开发过程中,合理地使用线程池能够带来3个好处。

  • 第一:降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
  • 第二:提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
  • 第三:提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,如果无限制地创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。但是,要做到合理利用线程池,必须对其实现原理了如指掌。

二.线程池的主要处理流程

当向线程池提交一个任务之后,线程池是如何处理这个任务的呢?本节来看一下线程池的主要处理流程,处理流程图如图2-1所示。

从图中可以看出,当提交一个新任务到线程池时,线程池的处理流程如下。

1)线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务,则进入下个流程。

2)线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了,则进入下个流程。

3)线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务。

ThreadPoolExecutor执行execute()方法的示意图,如图2-1所示。

线程池的主要处理流程

图2-1 线程池的主要处理流程

图9-1 线程池的主要处理流程

图2-2 ThreadPoolExecutor执行示意图

ThreadPoolExecutor执行execute方法分下面4种情况。
1)如果当前运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。

2)如果运行的线程等于或多于corePoolSize,则将任务加入BlockingQueue。

3)如果无法将任务加入BlockingQueue(队列已满),则创建新的线程来处理任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。

4)如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize,任务将被拒绝,并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

ThreadPoolExecutor采取上述步骤的总体设计思路,是为了在执行execute()方法时,尽可能地避免获取全局锁(那将会是一个严重的可伸缩瓶颈)。在ThreadPoolExecutor完成预热之后(当前运行的线程数大于等于corePoolSize),几乎所有的execute()方法调用都是执行步骤2,而步骤2不需要获取全局锁。

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