学习小记 -- 线程池的工作原理

线程池的五种状态：

Running：能接受新任务，可以处理已经添加的任务。

Shutdown：不接受新任务，可以处理已经添加的任务。

Stop：不接受新任务，不处理已经添加的任务，并且中断正在处理的任务。

Tidying：所有任务已经终止，ctl记录任务数为0。（ctl负责记录线程池的运行状态与活动线程数）

Terminated：线程池彻底终止。

工作原理

ThreadPoolExecutor执行execute()方法的示意图如下：

如果当前运行线程小于corePoolSize，则创建新线程来执行任务（执行这一步骤需要获取全局锁）。
如果运行的线程等于或多于corePoolSize，则将任务加入BlockingQueue。
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（执行这一步骤需要获取全局锁）。
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RejectExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

ThreadPoolExecutor采取上述步骤，就是为了在执行execute()方法时，尽可能地避免获取全

局锁（这个是一个很严重的伸缩瓶颈）。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。

代码片段如下：

public void execute(Runnable command) {if (command == null)throw new NullPointerException();int c = ctl.get();//如果线程数小于corePoolSize，则创建线程并执行当前任务if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {if (addWorker(command, true))return;c = ctl.get();}//如果任务可以成功排队，那么我们仍然需要再次检查我们是否应该添加一个线程(因为现有的在上次检查后就死了)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);}//如果线程池不处于运行中获无法放入队列，则创建一个线程执行任务else if (!addWorker(command, false))//抛出异常reject(command);}

int c = ctl.get();

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
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;

将线程状态和活动线程数都记录在AtomicIneger里面，原子性保证并发安全。高3位存了线程状态。

线程池中的线程执行任务分两种情况：

在execute()方法中创建一个线程时，会让这个线程执行当前任务。
这个线程执行完上图1的任务后，会反复从BlockingQueue获取任务来执行。

向线程池提交任务

两种方式：execute()和submit()方法

execute()方法用于不需要返回值的任务，无法判断任务是否被线程池执行成功。

threadsPool.execute(new Runnable(){@Overridepublic void run{//DOTO}}
)

execute()方法输入的是一个Runnable类的实例。

submit()方法用于提交需要返回值的任务，返回的是一个future类型的对象，通过future对象可判断任务是否执行成功，并通过future.get()方法获取返回值，get()方法会阻塞当前线程直到任务完成。

Future<Object> future = execute.submit(harReturnValuetask);try{Object s = future.get();}catch(InterruptedException e){//处理中断异常}catch(ExecutionException e){//处理入法执行任务异常}finally{//关闭线程池execute.shutdown();}

关闭线程池

两种方法：shutdown()获shutdownNow()

原理：遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。

区别：

shutdownNow首先将线程池的状态设置成STOP，然后尝试所有的正在执行或暂停任务的线程，并返回等待执行任务的列表。
shutdown只是将线程池的状态设置成STOPDOWN状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程。

参考 --《Java并发编程的艺术》方腾飞