スレッドプール
プールの概要スレッド
-
スレッドプールとは何ですか
-
なぜ、スレッドプールを使用します
-
スレッドプールの利点
-
まず：リソースの消費を削減します。スレッドを再利用することにより、消費に起因するスレッドの作成と破壊を軽減するために作成されています。
-
第二：応答速度を向上させることができます。ミッションが到着すると、タスクは、スレッドの作成を直ちに実施することが可能になるまで待つ必要がないかもしれません。
-
第三に：スレッドの管理性を向上させるために。無制限の作成、システムリソースを消費するだけでなく、スレッドプールを使用して、システムの安定性を減らすだけでなく、配布、チューニングや監視を統一することができた場合、スレッドは、希少資源です。しかし、スレッドプールの合理的な使用することは、その原則をよく知っている必要があります。
-
スレッドプールのスレッドを作成して、タスクを送信
スレッドプールを解析するソース
パラメータは知っています
-
corePoolSize：スレッドプールにジョブを提出する際にタスクの数がスレッドよりも大きい場合に実行する必要があるまで、スレッドプールの基本的なサイズは、スレッドプールは、新しいタスクを実行することができ、他の無料の基本的なスレッドがスレッドを作成することになります場合でも、タスクを実行するスレッドを作成します。プールはもはや基本的なサイズであるときに作成されません。あなたは、メソッドprestartAllCoreThreadsスレッドプールを呼び出す場合、スレッドプールは、事前に作成され、すべての基本的なスレッドを開始しています。
-
runnableTaskQueue：タスク欄に実行されるのを待っているキューを遮断するストアタスクいます。次のブロッキングキューを選択することができます。
-
ArrayBlockingQueue：アレイベースの構成では、キューFIFO（先入れ先出し）原則ソート要素キューこれを阻止する有界。
-
LinkedBlockingQueueは：通常、高い特定のArrayBlockingQueueよりも、このキューFIFO（先入れ先出し）の要素を照合、によると、リスト構造に基づいてキューを遮断します。静的ファクトリメソッドExecutors.newFixedThreadPool（）このキューを使用しています。
-
SynchronousQueue：ブロックキュー要素が格納されていません。別のスレッドが削除操作呼び出し、または挿入操作は通常高いLinkedBlockingQueueよりも、静的ファクトリメソッドは、このキューを使用Executors.newCachedThreadPoolスループットブロックされた状態になっているまで、各挿入操作を待たなければなりません。
-
PriorityBlockingQueue：優先順位無限のブロッキングキュー。
-
maximumPoolSize：スレッドプールの最大サイズ、スレッドプールを使用すると、スレッドの最大数を作成することができます。キューがいっぱいになると、少ないスレッドの最大数よりも作成されているスレッドの数と、スレッド・プールには、タスクを実行するために、新しいスレッドを再作成します。それはあなたが無制限タスクを使用している場合は効果なしに、このパラメータをキューことは注目に値します。
-
ThreadFactory：スレッドを作成するために工場を設定するために使用され、ヘルプがスレッド名、デバッグとポジショニングの問題のうち、スレッドファクトリによって作成された各にとって非常に有意義に設定することができます。
-
RejectedExecutionHandler（飽和ポリシー）：キューとスレッドプールは、スレッドプールが飽和している、それは新しいタスクの提出に対処するための戦略を採用しなければならないことを示す、いっぱいです。デフォルトでは、この戦略はAbortPolicyあり、それは新しいタスクを扱うとき、それは例外をスローしないことができると言いました。
-
CallerRunsPolicy：のみ、呼び出し元のスレッドがタスクを実行します。
-
DiscardOldestPolicy：廃棄キュー最近のタスクとは、現在のタスクを実行します。
-
DiscardPolicy：無治療、廃棄されました。
-
もちろん、あなたがアプリケーションシナリオに応じて、カスタムポリシーのRejectedExecutionHandlerインタフェースを実装する必要があります。ロギングまたは永続タスクは処理できないような。
-
keepAliveTimeが：生きている時間を維持するために、アイドル状態のワーカースレッドプールの後、時間を保持しているスレッドの活動。タスクの多くは、各タスクの実行時間が比較的短いのであれば、それは、この時間を上げるスレッドの利用率を向上させることができます。
-
TimeUnitで：必要に応じて保持時間スレッドの活性単位、1日単位（日）、時間（時間）、分（分）、MS（ミリ秒）で、マイクロ秒（マイクロ秒千MS）およびNS（ナノ秒、千マイクロ秒）。
-
クラスの他のプロパティ
// 线程池的控制状态:用来表示线程池的运行状态（整型的高3位）和运行的worker数量（低29位）
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
// 29位的偏移量
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
// 最大容量（2^29 - 1）
private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;
// runState is stored in the high-order bits
// 线程运行状态，总共有5个状态，需要3位来表示（所以偏移量的29 = 32 - 3）
/**
* RUNNING : 接受新任务并且处理已经进入阻塞队列的任务
* SHUTDOWN ： 不接受新任务，但是处理已经进入阻塞队列的任务
* STOP : 不接受新任务，不处理已经进入阻塞队列的任务并且中断正在运行的任务
* TIDYING : 所有的任务都已经终止，workerCount为0， 线程转化为TIDYING状态并且调用terminated钩子函数
* TERMINATED: terminated钩子函数已经运行完成
**/
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;
// 阻塞队列
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
// 可重入锁
private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();
// 存放工作线程集合
private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();
// 终止条件
private final Condition termination = mainLock.newCondition();
// 最大线程池容量
private int largestPoolSize;
// 已完成任务数量
private long completedTaskCount;
// 线程工厂
private volatile ThreadFactory threadFactory;
// 拒绝执行处理器
private volatile RejectedExecutionHandler handler;
// 线程等待运行时间
private volatile long keepAliveTime;
// 是否运行核心线程超时
private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
// 核心池的大小
private volatile int corePoolSize;
// 最大线程池大小
private volatile int maximumPoolSize;
// 默认拒绝执行处理器
private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler =
new AbortPolicy();
コンストラクタ
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
if (corePoolSize < 0 || // 核心大小不能小于0
maximumPoolSize <= 0 || // 线程池的初始最大容量不能小于0
maximumPoolSize < corePoolSize || // 初始最大容量不能小于核心大小
keepAliveTime < 0) // keepAliveTime不能小于0
throw new IllegalArgumentException();
if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
throw new NullPointerException();
// 初始化相应的域
this.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}
ジョブをサブミット
/*
* 进行下面三步
*
* 1. 如果运行的线程小于corePoolSize,则尝试使用用户定义的Runnalbe对象创建一个新的线程
* 调用addWorker函数会原子性的检查runState和workCount，通过返回false来防止在不应
* 该添加线程时添加了线程
* 2. 如果一个任务能够成功入队列，在添加一个线城时仍需要进行双重检查（因为在前一次检查后
* 该线程死亡了），或者当进入到此方法时，线程池已经shutdown了，所以需要再次检查状态，
* 若有必要，当停止时还需要回滚入队列操作，或者当线程池没有线程时需要创建一个新线程
* 3. 如果无法入队列，那么需要增加一个新线程，如果此操作失败，那么就意味着线程池已经shut
* down或者已经饱和了，所以拒绝任务
*/
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
// 获取线程池控制状态
int c = ctl.get();
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { // worker数量小于corePoolSize
if (addWorker(command, true)) // 添加worker
// 成功则返回
return;
// 不成功则再次获取线程池控制状态
c = ctl.get();
}
// 线程池处于RUNNING状态，将用户自定义的Runnable对象添加进workQueue队列
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
// 再次检查，获取线程池控制状态
int recheck = ctl.get();
// 线程池不处于RUNNING状态，将自定义任务从workQueue队列中移除
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
// 拒绝执行命令
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0) // worker数量等于0
// 添加worker
addWorker(null, false);
}
else if (!addWorker(command, false)) // 添加worker失败
// 拒绝执行命令
reject(command);
}
addWorker
-
アトミックworkerCountを増やします。
-
利用者は、労働者、労働者をパッケージのタスクを与えられ、このコレクションの労働者を追加します。
-
スタートワーカースレッドに対応し、スレッドは、労働者のrunメソッドを実行するために開始します。
-
ロールバックアクションワーカーを作成し、作業員はすぐに労働者の集合から取り出し、原子workerCountを削減します。
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
retry:
for (;;) { // 外层无限循环
// 获取线程池控制状态
int c = ctl.get();
// 获取状态
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
if (rs >= SHUTDOWN && // 状态大于等于SHUTDOWN，初始的ctl为RUNNING，小于SHUTDOWN
! (rs == SHUTDOWN && // 状态为SHUTDOWN
firstTask == null && // 第一个任务为null
! workQueue.isEmpty())) // worker队列不为空
// 返回
return false;
for (;;) {
// worker数量
int wc = workerCountOf(c);
if (wc >= CAPACITY || // worker数量大于等于最大容量
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize)) // worker数量大于等于核心线程池大小或者最大线程池大小
return false;
if (compareAndIncrementWorkerCount(c)) // 比较并增加worker的数量
// 跳出外层循环
break retry;
// 获取线程池控制状态
c = ctl.get(); // Re-read ctl
if (runStateOf(c) != rs) // 此次的状态与上次获取的状态不相同
// 跳过剩余部分，继续循环
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
}
}
// worker开始标识
boolean workerStarted = false;
// worker被添加标识
boolean workerAdded = false;
//
Worker w = null;
try {
// 初始化worker
w = new Worker(firstTask);
// 获取worker对应的线程
final Thread t = w.thread;
if (t != null) { // 线程不为null
// 线程池锁
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
// 获取锁
mainLock.lock();
try {
// Recheck while holding lock.
// Back out on ThreadFactory failure or if
// shut down before lock acquired.
// 线程池的运行状态
int rs = runStateOf(ctl.get());
if (rs < SHUTDOWN || // 小于SHUTDOWN
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) { // 等于SHUTDOWN并且firstTask为null
if (t.isAlive()) // precheck that t is startable // 线程刚添加进来，还未启动就存活
// 抛出线程状态异常
throw new IllegalThreadStateException();
// 将worker添加到worker集合
workers.add(w);
// 获取worker集合的大小
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize) // 队列大小大于largestPoolSize
// 重新设置largestPoolSize
largestPoolSize = s;
// 设置worker已被添加标识
workerAdded = true;
}
} finally {
// 释放锁
mainLock.unlock();
}
if (workerAdded) { // worker被添加
// 开始执行worker的run方法
t.start();
// 设置worker已开始标识
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted) // worker没有开始
// 添加worker失败
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
ミッション
runWorker機能は、実際に（つまり、ユーザーはrunメソッドの書き換え可能を呼び出す）与えられたタスクを実行し、与えられたタスクの完了後に、タスクはキューが空の閉塞（すなわち、完了したタスク）になるまで、キューをブロックから取っていきます。与えられたタスクを実行するが、それはいくつかのユーザ定義ロジックを行うことができますフック関数を使用して、フック関数を呼び出します。runWorkerでフック関数getTask機能とprocessWorkerExitを呼び出します
final void runWorker(Worker w) {
// 获取当前线程
Thread wt = Thread.currentThread();
// 获取w的firstTask
Runnable task = w.firstTask;
// 设置w的firstTask为null
w.firstTask = null;
// 释放锁（设置state为0，允许中断）
w.unlock(); // allow interrupts
boolean completedAbruptly = true;
try {
while (task != null || (task = getTask()) != null) { // 任务不为null或者阻塞队列还存在任务
// 获取锁
w.lock();
// If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
// if not, ensure thread is not interrupted. This
// requires a recheck in second case to deal with
// shutdownNow race while clearing interrupt
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) || // 线程池的运行状态至少应该高于STOP
(Thread.interrupted() && // 线程被中断
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) && // 再次检查，线程池的运行状态至少应该高于STOP
!wt.isInterrupted()) // wt线程（当前线程）没有被中断
wt.interrupt(); // 中断wt线程（当前线程）
try {
// 在执行之前调用钩子函数
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
// 运行给定的任务
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 {
// 执行完后调用钩子函数
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
task = null;
// 增加给worker完成的任务数量
w.completedTasks++;
// 释放锁
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
// 处理完成后，调用钩子函数
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
キューがブロックされているので、この機能は、キューをブロックからworkerQueueのRunnableオブジェクトを取得するために使用され、それは限られた時間（ポーリング）と無限待機（テイク）を待ちます。この機能ではともスレッドプールを検出すると、運転停止、shutdownNowの機能に応答STOP状態SHUTDOWNであるかはnullを返され、Runnalbeを返さないオブジェクトは、キューをブロックされています。
private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
for (;;) { // 无限循环，确保操作成功
// 获取线程池控制状态
int c = ctl.get();
// 运行的状态
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) { // 大于等于SHUTDOWN（表示调用了shutDown）并且（大于等于STOP（调用了shutDownNow）或者worker阻塞队列为空）
// 减少worker的数量
decrementWorkerCount();
// 返回null，不执行任务
return null;
}
// 获取worker数量
int wc = workerCountOf(c);
// Are workers subject to culling?
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize; // 是否允许coreThread超时或者workerCount大于核心大小
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut)) // worker数量大于maximumPoolSize
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) { // workerCount大于1或者worker阻塞队列为空（在阻塞队列不为空时，需要保证至少有一个wc）
if (compareAndDecrementWorkerCount(c)) // 比较并减少workerCount
// 返回null，不执行任务，该worker会退出
return null;
// 跳过剩余部分，继续循环
continue;
}
try {
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) : // 等待指定时间
workQueue.take(); // 一直等待，直到有元素
if (r != null)
return r;
// 等待指定时间后，没有获取元素，则超时
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
// 抛出了被中断异常，重试，没有超时
timedOut = false;
}
}
}
processWorkerExit機能は、次の主要な要因の労働者へのリードが終了フック関数を、終了するには労働者で呼び出されます
-
キューをブロックすると、実行するタスクがないことを、空にすでにあります。
-
シャットダウン関数呼び出しまたはshutdownNowの
この機能は、アイドル状態のスレッドがworkerCountの値を小さくするために中断されているかどうかに基づいて決定され、設定や労働者から削除のワーカースレッドプールを終了しようとします。
private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
if (completedAbruptly) // 如果被中断，则需要减少workCount // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
decrementWorkerCount();
// 获取可重入锁
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
// 获取锁
mainLock.lock();
try {
// 将worker完成的任务添加到总的完成任务中
completedTaskCount += w.completedTasks;
// 从workers集合中移除该worker
workers.remove(w);
} finally {
// 释放锁
mainLock.unlock();
}
// 尝试终止
tryTerminate();
// 获取线程池控制状态
int c = ctl.get();
if (runStateLessThan(c, STOP)) { // 小于STOP的运行状态
if (!completedAbruptly) {
int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty()) // 允许核心超时并且workQueue阻塞队列不为空
min = 1;
if (workerCountOf(c) >= min) // workerCount大于等于min
// 直接返回
return; // replacement not needed
}
// 添加worker
addWorker(null, false);
}
}
スレッドプールを閉じます
public void shutdown() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// 检查shutdown权限
checkShutdownAccess();
// 设置线程池控制状态为SHUTDOWN
advanceRunState(SHUTDOWN);
// 中断空闲worker
interruptIdleWorkers();
// 调用shutdown钩子函数
onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 尝试终止
tryTerminate();
}
final void tryTerminate() {
for (;;) { // 无限循环，确保操作成功
// 获取线程池控制状态
int c = ctl.get();
if (isRunning(c) || // 线程池的运行状态为RUNNING
runStateAtLeast(c, TIDYING) || // 线程池的运行状态最小要大于TIDYING
(runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty())) // 线程池的运行状态为SHUTDOWN并且workQueue队列不为null
// 不能终止，直接返回
return;
if (workerCountOf(c) != 0) { // 线程池正在运行的worker数量不为0 // Eligible to terminate
// 仅仅中断一个空闲的worker
interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
return;
}
// 获取线程池的锁
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
// 获取锁
mainLock.lock();
try {
if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) { // 比较并设置线程池控制状态为TIDYING
try {
// 终止，钩子函数
terminated();
} finally {
// 设置线程池控制状态为TERMINATED
ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
// 释放在termination条件上等待的所有线程
termination.signalAll();
}
return;
}
} finally {
// 释放锁
mainLock.unlock();
}
// else retry on failed CAS
}
}
private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
// 线程池的锁
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
// 获取锁
mainLock.lock();
try {
for (Worker w : workers) { // 遍历workers队列
// worker对应的线程
Thread t = w.thread;
if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) { // 线程未被中断并且成功获得锁
try {
// 中断线程
t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {
} finally {
// 释放锁
w.unlock();
}
}
if (onlyOne) // 若只中断一个，则跳出循环
break;
}
} finally {
// 释放锁
mainLock.unlock();
}
}