ThreadPoolExecutor 分析之类基础架构

         既然最终任务都是由execute(Runnable)方法执行，就直接来看该方法实现的所在类。

首当其冲肯定是类ThreadPoolExecutor了，相信他是java concurrent包中用的最多的一个

线程池执行器，包括spring中ThreadPoolTaskExecutor也是利用它来执行任务的。从类的

“家谱”来看，ThreadPoolExecutor直接继承自AbstractExecutorService，因此必须实现的方

法只有public void execute(Runnable command)，查看之发现和想象不一样(原以为他会直接

以此runnable创建一个thread然后直接start, ^_^)，他内部还会其他的执行逻辑，那是因

为ThreadPoolExecutor内部会维护一个线程池，所以有很多额外的操作。所以接下来需要

先来分析一下该类。

         首先定义了线程执行的四种状态，便于跟踪：

volatile int runState; 
static final int RUNNING = 0; 
static final int SHUTDOWN = 1; 
static final int STOP = 2; 
static final int TERMINATED = 3; 

 

 

 

         其次，定义了三个表示大小的int类型

//核心线程池大小 
private volatile int corePoolSize; 
//线程池允许的最大线程数量 
private volatile int maximumPoolSize; 
//当前线程池中的线程数量 
private volatile int poolSize; 

 

 

 

 

再仔细看，发现ThreadPoolExecutor主要依赖于以下类或接口：

1)      BlockingQueue<Runnable>

用于传输和保持提交的任务，可以使用此队列与池大小进行交互：

Ø  如果运行的线程少于 corePoolSize，则 Executor 始终首选添加新的线程，而不进行排队。

Ø  如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，则 Executor 始终首选将请求加入队列，而不添加新的线程。

Ø  如果无法将请求加入队列，则创建新的线程，除非创建此线程超出 maximumPoolSize，在这种情况下，任务将被拒绝

     任务排队等待执行，排队的策略根据不同的BlockingQueue实现类型不同，具体 

  分SynchronousQueue(直接提交策略,这是默认值),LinkedBlockingQueue(无界队列),

ArrayBlockingQueue(有界队列)等。

 

2)      RejectedExecutionHandler

用来拒绝一个任务的执行，有两种情况会发生这种情况。一是在execute方法中若

addIfUnderMaximumPoolSize(command)为false，即线程池已经饱和；二也是在execute方法中, 发现runState!=RUNNING || poolSize == 0,即已经shutdown,就调用ensureQueuedTaskHandled(Runnable command)，在该方法中有可能调用reject。Reject策略预定义有四种：

Ø  在默认的 ThreadPoolExecutor.AbortPolicy 中，处理程序遭到拒绝将抛出运行时 RejectedExecutionException。

Ø  在 ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy 中，线程调用运行该任务的 execute 本身。此策略提供简单的反馈控制机制，能够减缓新任务的提交速度

Ø  在 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy 中，不能执行的任务将被删除

Ø  在 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy 中，如果执行程序尚未关闭，则位于工作队列头部的任务将被删除，然后重试执行程序（如果再次失败，则重复此过程）

 

1)      ThreadFactory

         默认使用Executors.DefaultThreadFactory，主要用来创建线程，统一设置线程的一些属性(名字、分组、优先级、是否后台线程等)。也可以使用自定义ThreadFactory，若有需要的话，比如想设置线程的UncaughtExceptionHandler等。

 

2)      ThreadPoolExecutor.Worker

            ThreadPoolExecutor是把线程包装成Worker对象运行的，这里要弄清一个概念，ThreadPoolExecutor用来执行线程Thread, 而线程Thread执行会去运行任务Runnable，所以ThreadPoolExecutor也可以说成任务执行器。还记得上一篇讲到submit,invokeAll等方法会将Runnable任务包装成FutureTask运行的。

            包装也可以理解成代理，一旦有了代理对象，就可以在运行目标对象的时候做很多有意义的事情，Spring很多强悍的功能都是基于代理实现，有点说远了，但是以后的分析中将会体会到这个包装确实起到很大的作用。

 

3)      TimeUnit

 

这个枚举是java  concurrent提供的工具，主要提供时间不同粒度单元之间的转换和执行计时以及延迟操作等。

 

4)      ReentrantLock

         关于java.util.concurrent.lock包以后会详细写，这里简单介绍下。这是一个可重入的互斥锁，实现了synchronized隐式监视器锁差不多的功能，但是粒度更细，功能更强。Synchronized在语义的层次实现，它是不能被中断的；而Lock是在java语法层面实现，它可以被中断。这个很重要，Java concrruent不鼓励直接使用Thread.interrupt等方法来中断，而尽量使用Executor来执行所有的操作。Executor在shutdown或者在提交任务后返回的future中执行cancel的话，底层会调用interrupt来结束线程。ThreadPoolExecutor需要对线程执行进行跟踪管理，同步自然要用灵活且可以中断的Lock，而不可能去使用synchronized。

5)      Condition

     Lock替代了synchronized，condition用来替代Object的监视器方法(wait,notifyAll, notify)。 

        

        到此，基本上算是弄清了ThreadPoolExecutor的结构，具体的功能分析看来得放到下一篇了，基本类图可以参考如下：