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概要

在上一章"Java多线程系列--“JUC线程池”01之 线程池架构"中,我们了解了线程池的架构。线程池的实现类是ThreadPoolExecutor类。本章,我们通过分析ThreadPoolExecutor类,来了解线程池的原理。内容包括:
ThreadPoolExecutor简介
ThreadPoolExecutor数据结构
线程池调度

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ThreadPoolExecutor简介

ThreadPoolExecutor是线程池类。对于线程池,可以通俗的将它理解为"存放一定数量线程的一个线程集合。线程池允许若个线程同时允许,允许同时运行的线程数量就是线程池的容量;当添加的到线程池中的线程超过它的容量时,会有一部分线程阻塞等待。线程池会通过相应的调度策略和拒绝策略,对添加到线程池中的线程进行管理。"

 

ThreadPoolExecutor数据结构

ThreadPoolExecutor的数据结构如下图所示:

各个数据在ThreadPoolExecutor.java中的定义如下:

// 阻塞队列。
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
// 互斥锁
private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();
// 线程集合。一个Worker对应一个线程。
private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();
// “终止条件”,与“mainLock”绑定。
private final Condition termination = mainLock.newCondition();
// 线程池中线程数量曾经达到过的最大值。
private int largestPoolSize;
// 已完成任务数量
private long completedTaskCount;
// ThreadFactory对象,用于创建线程。
private volatile ThreadFactory threadFactory;
// 拒绝策略的处理句柄。
private volatile RejectedExecutionHandler handler;
// 保持线程存活时间。
private volatile long keepAliveTime;

private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
// 核心池大小
private volatile int corePoolSize;
// 最大池大小
private volatile int maximumPoolSize;

 

1. workers
    workers是HashSet<Work>类型,即它是一个Worker集合。而一个Worker对应一个线程,也就是说线程池通过workers包含了"一个线程集合"。当Worker对应的线程池启动时,它会执行线程池中的任务;当执行完一个任务后,它会从线程池的阻塞队列中取出一个阻塞的任务来继续运行。
    wokers的作用是,线程池通过它实现了"允许多个线程同时运行"。

2. workQueue
    workQueue是BlockingQueue类型,即它是一个阻塞队列。当线程池中的线程数超过它的容量的时候,线程会进入阻塞队列进行阻塞等待。
    通过workQueue,线程池实现了阻塞功能。

3. mainLock
    mainLock是互斥锁,通过mainLock实现了对线程池的互斥访问。

4. corePoolSize和maximumPoolSize
    corePoolSize是"核心池大小",maximumPoolSize是"最大池大小"。它们的作用是调整"线程池中实际运行的线程的数量"。
    例如,当新任务提交给线程池时(通过execute方法)。
          -- 如果此时,线程池中运行的线程数量< corePoolSize,则创建新线程来处理请求。
          -- 如果此时,线程池中运行的线程数量> corePoolSize,但是却< maximumPoolSize;则仅当阻塞队列满时才创建新线程。
          如果设置的 corePoolSize 和 maximumPoolSize 相同,则创建了固定大小的线程池。如果将 maximumPoolSize 设置为基本的无界值(如 Integer.MAX_VALUE),则允许池适应任意数量的并发任务。在大多数情况下,核心池大小和最大池大小的值是在创建线程池设置的;但是,也可以使用 setCorePoolSize(int) 和 setMaximumPoolSize(int) 进行动态更改。

5. poolSize
    poolSize是当前线程池的实际大小,即线程池中任务的数量。

6. allowCoreThreadTimeOut和keepAliveTime
    allowCoreThreadTimeOut表示是否允许"线程在空闲状态时,仍然能够存活";而keepAliveTime是当线程池处于空闲状态的时候,超过keepAliveTime时间之后,空闲的线程会被终止。

7. threadFactory
    threadFactory是ThreadFactory对象。它是一个线程工厂类,"线程池通过ThreadFactory创建线程"。

8. handler
    handler是RejectedExecutionHandler类型。它是"线程池拒绝策略"的句柄,也就是说"当某任务添加到线程池中,而线程池拒绝该任务时,线程池会通过handler进行相应的处理"。

 

综上所说,线程池通过workers来管理"线程集合",每个线程在启动后,会执行线程池中的任务;当一个任务执行完后,它会从线程池的阻塞队列中取出任务来继续运行。阻塞队列是管理线程池任务的队列,当添加到线程池中的任务超过线程池的容量时,该任务就会进入阻塞队列进行等待。

 

线程池调度

我们通过下面的图看看下面线程池中任务的调度策略,加深对线程池的理解。

图-01:

 

图-02:

 

说明
    在"图-01"中,线程池中有N个任务。"任务1", "任务2", "任务3"这3个任务在执行,而"任务3"到"任务N"在阻塞队列中等待。正在执行的任务,在workers集合中,workers集合包含3个Worker,每一个Worker对应一个Thread线程,Thread线程每次处理一个任务。
    当workers集合中处理完某一个任务之后,会从阻塞队列中取出一个任务来继续执行,如图-02所示。图-02表示"任务1"处理完毕之后,线程池将"任务4"从阻塞队列中取出,放到workers中进行处理。

 


更多内容

1. Java多线程系列目录(共xx篇)

2. Java多线程系列--“JUC线程池”01之 线程池架构

 

posted on 2014-02-09 19:22 如果天空不死 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏