Java線程池ThreadPoolExecutor的原理是什么

Java線程池ThreadPoolExecutor的原理是什么？針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

1、JUC同步器框架

ThreadPoolExecutor里面使用到JUC同步器框架，主要用于四個方面：

（1）全局鎖mainLock成員屬性，是可重入鎖ReentrantLock類型，主要是用于訪問工作線程Worker集合和進行數據統計記錄時候的加鎖操作。

（2）條件變量termination，Condition類型，主要用于線程進行等待終結awaitTermination()方法時的帶期限阻塞。

（3）任務隊列workQueue，BlockingQueue類型，任務隊列，用于存放待執行的任務。

（4）工作線程，內部類Worker類型，是線程池中真正的工作線程對象。

2、核心線程

這里先參考ThreadPoolExecutor的實現并且進行簡化，實現一個只有核心線程的線程池，要求如下：暫時不考慮任務執行異常情況下的處理；任務隊列為無界隊列；線程池容量固定為核心線程數量；暫時不考慮拒絕策略。

public class CoreThreadPool implements Executor {

    private BlockingQueue<Runnable> workQueue;
    private static final AtomicInteger COUNTER = new AtomicInteger();
    private int coreSize;
    private int threadCount = 0;

    public CoreThreadPool(int coreSize) {
        this.coreSize = coreSize;
        this.workQueue = new LinkedBlockingQueue<>();
    }

    @Override
    public void execute(Runnable command) {
        if (++threadCount <= coreSize) {
            new Worker(command).start();
        } else {
            try {
                workQueue.put(command);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new IllegalStateException(e);
            }
        }
    }

    private class Worker extends Thread {
        private Runnable firstTask;

        public Worker(Runnable runnable) {
            super(String.format("Worker-%d", COUNTER.getAndIncrement()));
            this.firstTask = runnable;
        }

        @Override
        public void run() {
            Runnable task = this.firstTask;
            while (null != task || null != (task = getTask())) {
                try {
                    task.run();
                } finally {
                    task = null;
                }
            }
        }
    }

    private Runnable getTask() {
        try {
            return workQueue.take();
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CoreThreadPool pool = new CoreThreadPool(5);
        IntStream.range(0, 10)
                .forEach(i -> pool.execute(() ->
                        System.out.println(String.format("Thread:%s,value:%d", Thread.currentThread().getName(), i))));
        Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
    }
}

某次運行結果如下：

Thread:Worker-0,value:0

Thread:Worker-3,value:3

Thread:Worker-2,value:2

Thread:Worker-1,value:1

Thread:Worker-4,value:4

Thread:Worker-1,value:5

Thread:Worker-2,value:8

Thread:Worker-4,value:7

Thread:Worker-0,value:6

Thread:Worker-3,value:9

設計此線程池的時候，核心線程是懶創建的，如果線程空閑的時候則阻塞在任務隊列的take()方法，其實對于ThreadPoolExecutor也是類似這樣實現，只是如果使用了keepAliveTime并且允許核心線程超時則會使用BlockingQueue#poll進行輪詢代替永久阻塞。

3、其他附加功能

構建ThreadPoolExecutor實例的時候，需要定義maximumPoolSize（線程池最大線程數）和corePoolSize（核心線程數）。當任務隊列是有界的阻塞隊列，核心線程滿負載，任務隊列已經滿的情況下，會嘗試創建額外的maximumPoolSize - corePoolSize個線程去執行新提交的任務。當ThreadPoolExecutor這里實現的兩個主要附加功能是：

（1）一定條件下會創建非核心線程去執行任務，非核心線程的回收周期（線程生命周期終結時刻）是keepAliveTime，線程生命周期終結的條件是：下一次通過任務隊列獲取任務的時候并且存活時間超過keepAliveTime。

（2）提供拒絕策略，也就是在核心線程滿負載、任務隊列已滿、非核心線程滿負載的條件下會觸發拒絕策略。

關于Java線程池ThreadPoolExecutor的原理是什么問題的解答就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關注億速云行業資訊頻道了解更多相關知識。