Java并发包线程池ThreadPoolExecutor的实现

Java并发包线程池ThreadPoolExecutor的实现

线程池主要解决两个问题：一是当执行大量异步任务时线程池能够提供较好的性能。在不使用线程池时，每当需要执行异步任务时直接new一个线程来运行，而线程的创建和销毁都是需要开销的。线程池里面的线程是可复用的，不需要每次执行异步任务时都重新创建和销毁线程。二是线程池提供了一种资源限制和管理手段，比如可以限制线程的个数，动态新增线程等。每个ThreadPoolExecutor也保留了一些基本的统计数据，比如当前线程池完成的任务数目等。

我们首先来看一下类图

Excecutor是一个工具类，里面提供了许多静态方法，这些方法根据用户选择返回不同的线程池实例。ThreadPool继承了AbstractExecutorService。

下面我们看一下源码，

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;

成员变量ctl是一个Integer的原子变量，用来记录当前线程池状态和线程池中的线程个数，有点类似于ReentrantReadWriteLock使用一个变量来保存两种信息。

线程池一共有五种状态:

RUNNING：能接受新任务，并且处理阻塞队列里面的任务SHUTDOWN：拒绝接受新任务但是处理阻塞队列里的任务STOP：拒绝新任务并且抛弃阻塞队列里的任务TIDYING：所有任务都执行完（包含阻塞队列里面的任务）后当前线程池活动线程数为0，将要调用terminated方法。TERMINATED：终止状态。terminated方法调用完成以后的状态。

线程池状态转换如下：

RUNNING->SHUTDOWN:显示调用shutdown方法，或者隐式调用finalize()方法里的shutdown()方法。RUNNINGSHUTDOWN->STOP：显示调用shutdown方法SHUTDOWN->TIDYING：当线程池和任务队列都为空时STOP->TIDYING：当线程池为空时TIDYING->TERMINATED：Terminated() hook方法执行完毕时

线程池的使用

合理利用线程池能够带来三个好处：

降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。Executors类中有个创建线程池的方法如下：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：返回线程池对象。(创建的是有界线程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量)

获取到了一个线程池ExecutorService 对象，那么怎么使用呢，在这里定义了一个使用线程池对象的方法如下：

public Future> submit(Runnable task):获取线程池中的某一个线程对象，并执行

Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。

使用线程池中线程对象的步骤：

创建线程池对象。创建Runnable接口子类对象。(task)提交Runnable接口子类对象。(take task)关闭线程池(一般不做)。

Runnable实现类代码：

public class MyRunnable implements Runnable {

@Override

public void run() {

System.out.println("我要一个教练");

try {

Thread.sleep(2000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("教练来了： " + Thread.currentThread().getName());

System.out.println("教我游泳,交完后，教练回到了游泳池");

}

}

public class ThreadPoolDemo {

public static void main(String[] args) {

// 创建线程池对象

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);//包含2个线程对象

// 创建Runnable实例对象

MyRunnable r = new MyRunnable();

//自己创建线程对象的方式

// Thread t = new Thread(r);

// t.start(); ---> 调用MyRunnable中的run()

// 从线程池中获取线程对象,然后调用MyRunnable中的run()

service.submit(r);

// 再获取个线程对象，调用MyRunnable中的run()

service.submit(r);

service.submit(r);

// 注意：submit方法调用结束后，程序并不终止，是因为线程池控制了线程的关闭。

// 将使用完的线程又归还到了线程池中

// 关闭线程池

//service.shutdown();

}

}

Callable测试代码:

Future submit(Callable task) : 获取线程池中的某一个线程对象，并执行.Future : 表示计算的结果.

V get()   : 获取计算完成的结果。

public class ThreadPoolDemo2 {

public static void main(String[] args) throws Exception {

// 创建线程池对象

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);//包含2个线程对象

// 创建Runnable实例对象

Callable c = new Callable() {

@Override

public Double call() throws Exception {

return Math.random();

}

};

// 从线程池中获取线程对象,然后调用Callable中的call()

Future f1 = service.submit(c);

// Futur 调用get() 获取运算结果

System.out.println(f1.get());

Future f2 = service.submit(c);

System.out.println(f2.get());

Future f3 = service.submit(c);

System.out.println(f3.get());

}

}

线程池的练习

public class Demo04 {

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);

SumCallable sc = new SumCallable(100);

Future fu = pool.submit(sc);

Integer integer = fu.get();

System.out.println("结果: " + integer);

SumCallable sc2 = new SumCallable(200);

Future fu2 = pool.submit(sc2);

Integer integer2 = fu2.get();

System.out.println("结果: " + integer2);

pool.shutdown();

}

}

public class SumCallable implements Callable {

private int n;

public SumCallable(int n) {

this.n = n;

}

@Override

public Integer call() throws Exception {

// 求1-n的和?

int sum = 0;

for (int i = 1; i <= n; i++) {

sum += i;

}

return sum;

}

}

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