java 线程池之 工作线程从缓冲队列获取线程任务

1. 实现原理#####

首先看一个线程池的流程图:

Paste_Image.png

step1.调用ThreadPoolExecutor的execute提交线程,首先检查CorePool,如果CorePool内的线程小于CorePoolSize,新创建线程执行任务。
step2.如果当前CorePool内的线程大于等于CorePoolSize,那么将线程加入到BlockingQueue。
step3.如果不能加入BlockingQueue,在小于MaxPoolSize的情况下创建线程执行任务。
step4.如果线程数大于等于MaxPoolSize,那么执行拒绝策略。


2.如果当前CorePool内的线程大于等于CorePoolSize,那么将线程加入到BlockingQueue。

线程池中的主工作线程会去队列中拉取任务处理

相关源码:

   看见没,Worker就是工作线程类,它是ThreadPoolExecutor中的一个内部类。下面,我们主要分析Worker类,如了解了Worker类,那基本就了解了java线程池的整个原理了。不用怕,Worker类的逻辑很简单,它其实就是一个线程,实现了Runnable接口的,所以,我们先从run方法入手,run方法源码如下: 

 

Java代码    收藏代码
public void run() {  
            try {  
                Runnable task = firstTask;  
                firstTask = null;  
                /** 
                 * 注意这段while循环的执行逻辑,没执行完一个核心线程后,就会去线程池 
                 * 队列中取下一个核心线程,如取出的核心线程为null,则当前工作线程终止 
                 */  
                while (task != null || (task = getTask()) != null) {  
                    runTask(task);  //你所提交的核心线程(任务)的运行逻辑  
                    task = null;  
                }  
            } finally {  
                workerDone(this); // 当前工作线程退出  
            }  
        }  
    }  


    从源码中可看出,我们所提交的核心线程(任务)的逻辑是在Worker中的runTask()方法中实现的。这个方法很简单,自己可以打开看看。这里要注意一点,在runTask()方法中执行核心线程时是调用核心线程的run()方法,这是一个寻常方法的调用,千万别与线程的启动(start())混合了。这里还有一个比较重要的方法,那就是上述代码中while循环中的getTask()方法,它是一个从池队列中取的核心线程(任务)的方法。具体代码如下: 

   

Java代码    收藏代码
Runnable getTask() {  
        for (;;) {  
            try {  
                int state = runState;  
                if (state > SHUTDOWN)    
                    return null;  
                Runnable r;  
                if (state == SHUTDOWN)  //帮助清空队列  
                    r = workQueue.poll();  
               /* 
                * 对于条件1,如果可以超时,则在等待keepAliveTime时间后,则返回一null对象,这时就 
                *  销毁该工作线程,这就是CachedThreadPool为什么能回收空闲线程的原因了。 
                * 注意以下几点:1.这种功能情况一般不可能在fixedThreadPool中出现 
                *            2.在使用CachedThreadPool时,条件1一般总是成立,因为CachedThreadPool的corePoolSize 
                *              初始为0 
                */  
                else if (poolSize > corePoolSize || allowCoreThreadTimeOut)  //------------------条件1  
                    r = workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS);    
                else  
                    r = workQueue.take();       //如果队列不存在任何元素 则一直等待。 FiexedThreadPool典型模式----------条件2  
                if (r != null)  
                    return r;  
                if (workerCanExit()) {       //--------------------------条件3  
                    if (runState >= SHUTDOWN) // Wake up others  
                        interruptIdleWorkers();  
                    return null;  
                }  
                // Else retry  
            } catch (InterruptedException ie) {  
                // On interruption, re-check runState  
            }  
        }  
    }  


    从这个方法中,我们需要了解一下几点: 
    1.CachedThreadPool获得任务逻辑是条件1,条件1的处理逻辑请看注释,CachedThreadPool执行条件1的原因是:CachedThreadPool的corePoolSize时刻为0。 

    2.FixedThreadPool执行的逻辑为条件2,从’workQueue.take()’中我们就明白了为什么FixedThreadPool不会释放工作线程的原因了(除非你关闭线程池)。 

workQueue.task(); //如果队列不存在任何元素 则一直等待。 FiexedThreadPool典型模式

阻塞队列底层实现原理:AbstractQueuedSynchronizer

doAcquireShared方法中会包含如下几个大体步骤:

步骤1:创建一个Node变量node-n,将node-n.thread指向线程thread-n,node-n.nextWaiter指向SHARED(上面讲Node类的属性时提到的SHARED),node-n.waitStatus值为0。

步骤2:不断进行CAS(unsafe.compareAndSwapObject)操作,直到成功将node-n添加到队尾(如果head=tail,则会先创建一个Node作为头节点,使head和tail同时指向该节点)即tail指向node-n。此时状态是原来的尾节点node-(n-1).next指向node-n,而node-n.prev指向node-(n-1),并且tail指向新的尾节点node-n。之所以要不断CAS,是因为有可能有多个线程在进行此操作。

步骤3:获取node-n的前一个节点,这里是node-(n-1)。如果node-(n-1)是头节点(即head指向的节点),则会将会再一次尝试获取资源数(调用tryAcquireShared),如果成功(tryAcquireShared返回值大于等于0),则进入步骤4;如果获取资源数失败或者node-(n-1)根本就不是头节点时,则进入步骤5。

步骤4:将node-n设置成新的头结点,并将node-n.waitStatus设置成0,node-n.thread设置成null。从队尾开始向队头遍历,找到一个最接近队头的并且waitStatus是SIGNAL,CONDITION,PROPAGATE之一的Node,将其解除阻塞状态(LockSupport.unpark(s.thread);),最后结束整个调用。

步骤5:如果node-(n-1).waitStatus为0(新建的Node该值都是0),则尝试将其设置成SIGNAL(值为-1,设置成SIGNAL就相当于当前节点的next节点需要获取资源数,注意,这里也是通过一次CAS操作去设值,是否设值成功并不重要,重要的是至少有一个线程会将其设置成功);如果node-(n-1).waitStatus为SIGNAL,则阻塞自己(LockSupport.park(this)),因为你的上游Node还没获取到资源数呢,所以你得等,如果走到这一步,就真的只能等别的线程来救自己了。

步骤6:不断重复步骤3-5,直到在步骤5中阻塞自己。

资料:

https://my.oschina.net/xiaominmin/blog/1599188

https://my.oschina.net/xiaominmin/blog/1597132

https://www.jianshu.com/p/ade771d2c9c0

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