java多线程进阶（十）线程池1、线程存在的问题 2、池化技术3、线程池4、Java中的线程池5、线程池的原理6、计算线程池的线程数7、线程监控

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我是靠谱客的博主忐忑星月，这篇文章主要介绍java多线程进阶（十）线程池1、线程存在的问题 2、池化技术3、线程池4、Java中的线程池5、线程池的原理6、计算线程池的线程数7、线程监控，现在分享给大家，希望可以做个参考。

1、线程存在的问题

2、池化技术

3、线程池

4、Java中的线程池

5、线程池的原理

5.1、七大核心参数

5.2、初始化核心线程

5.3、addWorker：添加工作线程

5.4、worker：工作线程

5.5、runWorker：运行工作线程

5.6、getTask：获取到任务

5.7、reject：拒绝策略

5.7.1、抛出错误

5.7.2、主线程调用任务

5.7.3、丢掉头部

5.7.4、丢掉

5.7.5、抛出错误

6、计算线程池的线程数

6.1、IO密集型

6.2、CPU密集型

6.3、动态设置

6.3.1、setCorePoolSize：动态设置核心线程数

6.3.2、setMaximumPoolSize：动态设置核心线程数

6.4、动态设置队列容量

7、线程监控

1、线程存在的问题

线程频繁的创建与销毁产生性能开销
线程最多同时执行与CPU核心数量相等的数量，多出来的线程会导致上下文切换问题。

2、池化技术

为了解决线程的使用问题，JAVA采用了线程池技术。线程池就是一种典型的池化技术，类似的还有对象池，内存池，连接池等技术。

3、线程池

线程池的基本思想就是，提前创建一系列的线程，保存在线程池中，需要的时候从线程池中取出线程。

4、Java中的线程池

Executors提供了四种不同线程池的工厂方法进行构建。

newFixedThreadPool：固定线程数的线程池

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

newSingleThreadExecutor：只有一个线程的线程池

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

newCachedThreadPool：可以缓存的线程池，理论上来说，有多少请求，就可以创建多少线程来对请求进行处理

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

newScheduledThreadPool：提供了按照周期执行的线程池

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

一个简单的示例代码：

public class FixedThreadPoolExample {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);
        executorService.execute(new Task());
        System.out.println("END");
    }

    private static class Task implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("FixedThreadPoolExample");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

5、线程池的原理

5.1、七大核心参数

线程池的构造函数的源码如下。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 ||
        maximumPoolSize <= 0 ||
        maximumPoolSize < corePoolSize ||
        keepAliveTime < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
        throw new NullPointerException();
    this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
            null :
            AccessController.getContext();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}

可以看到，整个线程池共有七个参数。

int corePoolSize：核心线程数，代表始终保持存活并消费等待队列中任务的线程数量
int maximumPoolSize：最大线程数，核心线程数+临时线程数
long keepAliveTime：非核心线程存活时间，非核心线程数在辅助处理完工作之后，就会被销毁，这是销毁之前的存活时间
TimeUnit unit：存活时间单位
BlockingQueue<Runnable> workQueue：等待（阻塞）队列，任务队列，所有的任务都会先在这里进行排队，等待线程消费
ThreadFactory threadFactory：线程工厂，创建线程的工厂
RejectedExecutionHandler handler：拒绝策略，在等待队列已满，线程数量达到最大线程数时执行的策略

整个线程池就是由这七个参数进行创建的，根据参数，我们可以得到一个大致结论，那就是整个线程池由工作线程，等待队列，线程工厂，拒绝策略组成。

当一个线程池得到任务，它会根据以下步骤进行执行：

任务提交进入线程池
判断线程池线程数是否已经达到核心线程数，若是未达到，则创建核心线程，开始执行任务。
若核心线程已全部创建完成，就将任务放置到阻塞队列，工作线程可以消费队列中的任务
若阻塞队列已满，就判断线程池是否达到最大线程数，若是未达到，就创建临时线程，开始消费任务
若是达到最大线程数，就执行拒绝策略。

因此，线程池能够实现线程复用，就是依靠等待队列

如果等待队列满了，那么只有两种方式可以选择，一个是将工作线程增加，一个是直接拒绝。

增加消费的线程数量
拒绝新的任务

拒绝策略既然叫拒绝策略，那一定是有很多的策略可以选择。

报错（默认）
直接丢弃任务
普通线程直接调用task.run()
队列中部的等待最久的任务丢弃，然后将当前任务添加到阻塞队列
自定义（如存储起来，等待队列空间释放后进行重试）

5.2、初始化核心线程

因为线程池里的线程是延迟初始化的，所以执行任务的第一件事就是先初始化核心线程。

如果不希望延时初始化，可以使用线程池的线程预热来达到提前完成核心线程创建的目的。

executorService.prestartAllCoreThreads()//线程预热

非空判定，无需赘述

if (command == null)
throw new NullPointerException();

int c = ctl.get()，ctl是一个比较特殊的类型。AtomicInteger是原子类，采用位运算进行线程表示

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0))，它的高3位是线程状态，低29位表示线程数量，通常经过位运算获得对应的线程数量。

//原子类int，计数使用

//它的高3位是线程状态，低29位表示线程数量，通常经过位运算获得对应的线程数量。

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0))

int c = ctl.get();

workerCountOf(c) < corePoolSize，workerCountOf()计算工作线程数量，判断工作线程是否已经达到核心线程数corePoolSize。

如果没有超过，addWorker()，添加工作线程，同时执行command。

如果添加失败，可能是其他线程添加成功，因此重新获取，c = ctl.get()。

//workerCountOf()计算工作线程数量

//判断工作线程是否已经达到核心线程数corePoolSize

if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {

//判断是否添加工作线程成功
        if (addWorker(command, true))

//成功就返回
                return;

//重新获取
        c = ctl.get();
}

if (isRunning(c) && workQueue.offer(command))，isRunning()判断线程状态，workQueue.offer()添加到阻塞队列

if (! isRunning(recheck) && remove(command))，isRunning()再次判断线程状态，因为操作不是原子性的，所以还是要再判断一次。如果是非运行状态，remove()移除任务

reject(command)，拒绝执行

else if (workerCountOf(recheck) == 0)，再次统计工作线程数，如果等于0，即工作线程数为0，需要进行添加。

//isRunning()判断线程状态

//workQueue.offer()添加到阻塞队列

if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {

//获取计数
int recheck = ctl.get();

//isRunning()再次判断线程状态，如果是非运行状态

//就将，remove()移除任务
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))

//拒绝执行
                reject(command);

//否则计算工作线程数，如果为0
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)

//添加工作线程
                addWorker(null, false);
}

else if (!addWorker(command, false))，如果添加到等待队列失败，就要尝试添加工作线程。此时添加的是扩容线程，即非核心的线程

如果不成功，就执行拒绝策略，reject(command)，拒绝执行。

//如果添加到等待队列失败，就要尝试添加工作线程。此时添加的是扩容线程（非核心）。

else if (!addWorker(command, false))

//如果不成功，就执行拒绝策略
reject(command);

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    int c = ctl.get();
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true))
            return;
        c = ctl.get();
    }
    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);
    }
    else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}

5.3、addWorker：添加工作线程

这是一个非常长的代码，但是可以分段来看。

首先就是自旋，然后是否定判断，判断哪些情况不能添加工作线程。

if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;

在线程状态，任务，等待队列等条件满足的时候，不能添加。

接下来又是一个自旋。

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
    retry:
    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        int rs = runStateOf(c);

        // Check if queue empty only if necessary.
        if (rs >= SHUTDOWN &&
            ! (rs == SHUTDOWN &&
               firstTask == null &&
               ! workQueue.isEmpty()))
            return false;

        for (;;) {
            int wc = workerCountOf(c);
            if (wc >= CAPACITY ||
                wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                return false;
            if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                break retry;
            c = ctl.get();  // Re-read ctl
            if (runStateOf(c) != rs)
                continue retry;
            // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
        }
    }

    boolean workerStarted = false;
    boolean workerAdded = false;
    Worker w = null;
    try {
        w = new Worker(firstTask);
        final Thread t = w.thread;
        if (t != null) {
            final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
            mainLock.lock();
            try {
                // Recheck while holding lock.
                // Back out on ThreadFactory failure or if
                // shut down before lock acquired.
                int rs = runStateOf(ctl.get());

                if (rs < SHUTDOWN ||
                    (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                    if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                        throw new IllegalThreadStateException();
                    workers.add(w);
                    int s = workers.size();
                    if (s > largestPoolSize)
                        largestPoolSize = s;
                    workerAdded = true;
                }
            } finally {
                mainLock.unlock();
            }
            if (workerAdded) {
                t.start();
                workerStarted = true;
            }
        }
    } finally {
        if (! workerStarted)
            addWorkerFailed(w);
    }
    return workerStarted;
}

获取到当前的工作线程数量

//获取到当前的工作线程数量

int wc = workerCountOf(c)

如果线程数量过大，或者线程的数量大于核心/最大线程数，将不再创建新的工作线程

//如果wc数量大于最大数量

if (wc >= CAPACITY ||

//或wc大于等于核心/最大线程数
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))

//不再创建新的工作线程
return false;

CAS操作，变更线程数量，因为可能是多线程变更，所以需要加锁锁定

break retry，跳出循环

//CAS操作，变更线程数量，因为可能是多线程变更，所以需要加锁锁定

if (compareAndIncrementWorkerCount(c))

//跳出循环
break retry;

if (runStateOf(c) != rs)，如果线程运行时状态发生了改变

continue retry，跳转至下一个循环

//如果线程运行时状态发生了改变

if (runStateOf(c) != rs)

//跳转至下一个循环
continue retry;

for (;;) {
    int wc = workerCountOf(c);
    if (wc >= CAPACITY ||
        wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
        return false;
    if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
        break retry;
    c = ctl.get();  // Re-read ctl
    if (runStateOf(c) != rs)
        continue retry;
    // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
}

接下来要初始化工作线程

w = new Worker(firstTask)，新建一个worker，包含firstTask，第一个任务

final Thread t = w.thread，建立一个final的线程，从worker中获取

//新建一个worker，包含firstTask，第一个任务
w = new Worker(firstTask);
//建立一个final的线程，从worker中获取
final Thread t = w.thread;

if (t != null) 如果生成的线程不为null

如果生成的线程不为null

if (t != null)

这段代码是添加ReentrantLock，确保调用时的安全。

//获取到ReentrantLock，这个ReentrantLock是从this获取的
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
//添加锁
mainLock.lock();

int rs = runStateOf(ctl.get())，获取到线程状态，线程状态有五种

if (rs < SHUTDOWN || (rs == SHUTDOWN && firstTask == null))，可以看到小于0的线程只有正在运行，如果线程状态为正在运行，或线程状态为关闭并且工作任务为null，即可添加工作线程

if (t.isAlive())，如果线程存活，抛出错误，此时主要检查线程是否已经开始运行

workers.add(w)，添加工作线程到容器workers之中。其中，works为一个HashSet容器。

显然这是一个容器，set容器，存储全部的工作线程

int s = workers.size()，获取到工作线程的数量

if (s > largestPoolSize)，如果工作线程的数量大于largestPoolSize（线程池最大线程数），目的是做数据监控

largestPoolSize = s，数值替换

workerAdded = true，新的工作线程添加成功，workerAdded为true

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;

private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();

try {
        //获取线程状态
        int rs = runStateOf(ctl.get());

//可以看到小于0的线程只有正在运行，如果线程状态为正在运行

        if (rs < SHUTDOWN ||

//或线程状态为停止并且首个任务为空
                (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {

//判断worker生成的线程是否存活，如果被执行，则会被抛出错误

//因为线程一旦开始运行，就证明已经具有任务，无法继续分配
                if (t.isAlive())
                        throw new IllegalThreadStateException();

                //添加至工作线程之中
                workers.add(w);

//获取到工作线程的数量
int s = workers.size();

//如果工作线程的数量大于largestPoolSize（线程池最大线程数）
if (s > largestPoolSize)

//更新线程池最大线程数
largestPoolSize = s;

//新的工作线程添加成功，workerAdded为true
workerAdded = true;
}
}

mainLock.unlock()，finally，最终解锁，加锁必解锁

finally {
mainLock.unlock();
}

如果添加成功，线程开始运行，并且将将运行成功状态workerStarted置为true

if (workerAdded) {

t.start();
workerStarted = true;
}

if (! workerStarted)，如果启动失败

addWorkerFailed(w)，将工作线程从容器中移除

finally {
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}

//五种线程状态
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;
//worker是一个hashset容器
private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();

boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
    //新建一个worker，包含firstTask，第一个任务
    w = new Worker(firstTask);
    //建立一个final的线程，从worker中获取
    final Thread t = w.thread;
    if (t != null) {
        //获取到ReentrantLock，这个ReentrantLock是从this获取的
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        //添加锁
        mainLock.lock();
        try {
            //获取线程状态
            int rs = runStateOf(ctl.get());
            //如果线程状态小于停止，可以看到只有RUNNING是小于SHUTDOWN的，所以是运行状态
            if (rs < SHUTDOWN ||
                //或线程状态为停止并且首个任务为空
                (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                //判断worker生成的线程是否存活，如果被执行，则会被抛出错误
                //因为线程一旦开始运行，就证明已经具有任务，无法继续分配
                if (t.isAlive())
                    //抛出错误
                    throw new IllegalThreadStateException();
                //添加至工作线程之中
                workers.add(w);
                //获取到工作线程的数量
                int s = workers.size();
                //如果工作线程数量超过了目前为止记录的最大线程数量
                if (s > largestPoolSize)
                    //更新记录
                    largestPoolSize = s;
                //将添加标志改为true
                workerAdded = true;
            }
        } finally {
            //解锁
            mainLock.unlock();
        }
        if (workerAdded) {
            t.start();
            workerStarted = true;
        }
    }
} finally {
    if (! workerStarted)
        addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;

5.4、worker：工作线程

worker实现了Runnable接口，继承了AbstractQueuedSynchronizer，目的是后续加锁。

private final class Worker
    extends AbstractQueuedSynchronizer
    implements Runnable
{
    /**
     * This class will never be serialized, but we provide a
     * serialVersionUID to suppress a javac warning.
     */
    private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;

    /** Thread this worker is running in.  Null if factory fails. */
    final Thread thread;
    /** Initial task to run.  Possibly null. */
    Runnable firstTask;
    /** Per-thread task counter */
    volatile long completedTasks;

    /**
     * Creates with given first task and thread from ThreadFactory.
     * @param firstTask the first task (null if none)
     */
    Worker(Runnable firstTask) {
        setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
        this.firstTask = firstTask;
        this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
    }

    /** Delegates main run loop to outer runWorker  */
    public void run() {
        runWorker(this);
    }

    // Lock methods
    //
    // The value 0 represents the unlocked state.
    // The value 1 represents the locked state.

    protected boolean isHeldExclusively() {
        return getState() != 0;
    }

    protected boolean tryAcquire(int unused) {
        if (compareAndSetState(0, 1)) {
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            return true;
        }
        return false;
    }

    protected boolean tryRelease(int unused) {
        setExclusiveOwnerThread(null);
        setState(0);
        return true;
    }

    public void lock()        { acquire(1); }
    public boolean tryLock()  { return tryAcquire(1); }
    public void unlock()      { release(1); }
    public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); }

    void interruptIfStarted() {
        Thread t;
        if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
            try {
                t.interrupt();
            } catch (SecurityException ignore) {
            }
        }
    }
}

worker实现了Runnable接口，必然有重写的run方法，run方法执行的是runWorker方法，之后再说

worker中有一个属性thread，是线程Thread类，它的赋值在构造方法中

Worker(Runnable firstTask) {
    setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
    this.firstTask = firstTask;
    this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}

getThreadFactory()是线程工厂，newThread()方法在线程工厂里。

public Thread newThread(Runnable r) {
    Thread t = new Thread(group, r,
                          namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                          0);
    if (t.isDaemon())
        t.setDaemon(false);
    if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
        t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
    return t;
}

5.5、runWorker：运行工作线程

runWorker方法是worker类重写的run方法中调用的方法。

while (task != null || (task = getTask()) != null)：while循环保证当前线程不结束，直到task为null

w.lock()：开启锁，目的是在这个worker执行任务时，需要等待执行完成，才可以结束这个worker（终止线程），以确保安全执行。

if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) || (Thread.interrupted() && runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) && !wt.isInterrupted()) wt.interrupt()：中断判定，执行中断。

beforeExecute(wt, task)：这里是空的实现，可以重写实现监控

task.run()：执行任务的run方法

afterExecute(task, thrown)：这里是空的实现，可以重写监控方法

final void runWorker(Worker w) {
    Thread wt = Thread.currentThread();
    Runnable task = w.firstTask;
    w.firstTask = null;
    w.unlock(); // allow interrupts
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        //while循环保证当前线程不结束，直到task为null
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            //开启锁，目的是在这个worker执行任务时，需要等待执行完成
            //才可以结束这个worke（终止线程），以确保安全执行。
            w.lock();
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                 (Thread.interrupted() &&
                  runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                !wt.isInterrupted())
                //中断标志
                wt.interrupt();
            try {
                //这里是空的实现，可以重写实现监控
                beforeExecute(wt, task);
                Throwable thrown = null;
                try {
                    task.run();
                } catch (RuntimeException x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Error x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Throwable x) {
                    thrown = x; throw new Error(x);
                } finally {
                    //这里是空的实现，可以重写监控方法
                    afterExecute(task, thrown);
                }
            } finally {
                task = null;
                w.completedTasks++;
                w.unlock();
            }
        }
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

5.6、getTask：获取到任务

获取到任务方法，getTask()

//获取到原子类
int c = ctl.get();
//获取到当前线程运行状态
int rs = runStateOf(c);

检测当前线程状态，如果线程状态为终止，需要清理线程池，去除全部计数，返回null

//检测当前线程状态，如果线程状态为终止，需要清理线程池，更改计数，返回null
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
decrementWorkerCount();
return null;
}

获取当前线程数

//获取到当前线程数
int wc = workerCountOf(c);

是否允许超时timed，判定条件为allowCoreThreadTimeOut为true，或wc大于核心线程数

可以通过改变allowCoreThreadTimeOut的状态为true，这样就能将核心线程数量降低

//是否允许超时，判定条件为
//allowCoreThreadTimeOut为true
//或wc大于核心线程数
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;

如果线程计数大于最大线程数，或允许超时判断为true，或（线程计数大于1或任务队列为null）进行CAS操作，减少工作线程数量，返回null，销毁此线程

//如果线程计数大于最大线程数
//或允许超时判断为true
//或线程计数大于1或任务队列为null
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
        && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
        //CAS操作，将减少工作线程数量
        if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                //表示销毁当前线程
return null;

//继续循环
        continue;
}

根据是否允许超时timed来判断是否进行超时阻塞

超时阻塞方法：workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS)

阻塞方法：workQueue.take()

如果此时允许超时，这里的超时时间是keepAliveTime，证明当前线程为临时线程，如果一段时间内没有能够获取到任务，说明任务队列已经没有任务，r为null，进入下一次循环。

如果此时不允许超时，则一直阻塞，此时的线程是核心线程，这个核心线程将始终阻塞在这里，等待新的任务进入等待队列。

try {
        //是否允许超时
        Runnable r = timed ?
                //超时阻塞方法，运用于临时线程
                //当线程为临时线程，存活时间即是超时时间

//线程将会在超时结束后进入下一循环
//在下一循环中，此线程将会被销毁
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
//阻塞方法，运用于核心线程
//当前线程为核心线程，核心线程将会在此处保持阻塞，直到新的任务进入队列
workQueue.take();
        if (r != null)
                return r;
        timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
        timedOut = false;
}

如果获取到的线程不为null，返回线程（即任务）

if (r != null)
return r;

private Runnable getTask() {
    boolean timedOut = false;

    for (;;) {
        //获取到原子类
        int c = ctl.get();
        //获取到当前线程运行状态
        int rs = runStateOf(c);

        //检测当前线程状态，如果线程状态为终止，需要清理线程池，更改计数，返回null
        if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
            decrementWorkerCount();
            return null;
        }

        //获取到当前线程数
        int wc = workerCountOf(c);
        
        //是否允许超时，判定条件为
        //allowCoreThreadTimeOut为true
        //或wc大于核心线程数
        boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;

        //如果线程计数大于最大线程数
        //或允许超时判断为true
        //或线程计数大于1或任务队列为null
        if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
            && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
            //CAS操作，将减少工作线程数量
            if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                //表示销毁当前线程
                return null;
            continue;
        }

        try {
            //是否允许超时
            Runnable r = timed ?
                //超时阻塞方法，运用于临时线程
                //当线程为临时线程，存活时间即是超时时间，线程将会在超时结束后进入下一循环
                //在下一循环中，此线程将会被销毁
                workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                //阻塞方法，运用于核心线程
                //当前线程为核心线程，核心线程将会在此处保持阻塞，直到新的任务进入队列
                workQueue.take();
            if (r != null)
                return r;
            timedOut = true;
        } catch (InterruptedException retry) {
            timedOut = false;
        }
    }
}

5.7、reject：拒绝策略

拒绝策略的方法如下，其有四种具体实现

final void reject(Runnable command) {
    handler.rejectedExecution(command, this);
}

5.7.1、抛出错误

直接抛出错误。

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
    throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
                                         " rejected from " +
                                         e.toString());
}

5.7.2、主线程调用任务

可以看到，只要e（线程池）没有结束，那么就会调用r.run()，那么是谁调用的呢？是调用线程池的线程，可以说是主线程直接执行任务。

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
    if (!e.isShutdown()) {
        r.run();
    }
}

5.7.3、丢掉头部

将等待队列的头部任务丢掉，因为头部的任务一定是等待最久的任务。

然后将新任务加入

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
    if (!e.isShutdown()) {
        e.getQueue().poll();
        e.execute(r);
    }
}

5.7.4、丢掉

这里什么都没写，意味着任务会直接消失。

public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
}

5.7.5、抛出错误

这个类似第一个的处理方式

public void rejectedExecution(Runnable r, java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor executor) {
    throw new RejectedExecutionException();
}

6、计算线程池的线程数

计算线程池到底需要设置多少线程，需要看它是IO密集型还是CPU密集型

6.1、IO密集型

CPU利用率不高，通用的公式是2N+1

6.2、CPU密集型

因为CPU利用率高，导致上下文切换频繁，通用的公式是N+1

6.3、动态设置

线程池的线程数还可以动态进行设置，线程池提供了两个方法

setCorePoolSize：设置核心线程数
setMaximumPoolSize：设置最大线城数

ThreadPoolExecutor executor = 
                new ThreadPoolExecutor(1, 10, 120, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>());
executor.setCorePoolSize(10);
executor.setMaximumPoolSize(20);

6.3.1、setCorePoolSize：动态设置核心线程数

通过修改this.corePoolSize来替换核心线程数

如果当前的工作线程数大于新设置的核心线程数，执行中断操作，中断多余线程

//如果当前的工作线程数大于新设置的核心线程数

if (workerCountOf(ctl.get()) > corePoolSize)

//执行中断操作
interruptIdleWorkers();

如果当前的核心线程数小于当前线程数

查看工作队列与差额的大小，取小的那个，以此作为循环计数

循环执行，添加工作线程，如果此时工作队列是空的，停止添加，等待execute方法进行添加

//如果当前的核心线程数小于当前线程数

if (delta > 0) {

//查看工作队列与差额的大小，取小的那个，以此作为循环计数
        int k = Math.min(delta, workQueue.size());

//循环执行，添加工作线程

//如果此时工作队列是空的，停止添加，等待execute方法进行添加
        while (k-- > 0 && addWorker(null, true)) {
                if (workQueue.isEmpty())
                        break;
}

public void setCorePoolSize(int corePoolSize) {
    if (corePoolSize < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    int delta = corePoolSize - this.corePoolSize;
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    if (workerCountOf(ctl.get()) > corePoolSize)
        interruptIdleWorkers();
    else if (delta > 0) {
        int k = Math.min(delta, workQueue.size());
        while (k-- > 0 && addWorker(null, true)) {
            if (workQueue.isEmpty())
                break;
        }
    }
}

6.3.2、setMaximumPoolSize：动态设置核心线程数

通过修改this.maximumPoolSize来替换核心线程数

这个和上一个方法类似，都需要在新线程数小于当前线程数的情况下，中断多于线程。

public void setMaximumPoolSize(int maximumPoolSize) {
    if (maximumPoolSize <= 0 || maximumPoolSize < corePoolSize)
        throw new IllegalArgumentException();
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    if (workerCountOf(ctl.get()) > maximumPoolSize)
        interruptIdleWorkers();
}

6.4、动态设置队列容量

队列容量比较有趣，以LinkedBlockingDeque为例，这个队列的长度是不可变化的，但实际上，我们可以重新创建一个新的队列或是重写原本的队列，只需要将这个队列的capacity重新赋值，并且判断队列长度是否大于当前队列的任务个数，如果大于，就调用signalNotFull来唤醒阻塞的生产者。

7、线程监控

想要实现对线程池的监控，需要自己实现线程池。

继承ThreadPoolExecutor 类，实现构造线程池的方法，可以将beforeExecute执行前方法，afterExecute执行后方法进行重写，在这两个方法内进行线程池内容的监控。

public class ThreadPoolSelf extends ThreadPoolExecutor {

    public ThreadPoolSelf(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        super.shutdown();
    }

    @Override
    protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
        //重写方法
    }

    @Override
    protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
        System.out.println("初始线程数："+this.getPoolSize());
        System.out.println("核心线程数："+this.getCorePoolSize());
        System.out.println("正在执行的任务数量"+this.getActiveCount());
        System.out.println("已经执行的任务数量"+this.getCompletedTaskCount());
        System.out.println("任务总数"+this.getTaskCount());
    }
}

ExecutorsSelf 类似于Executors，可以建立自定义线程池。

public class ExecutorsSelf {

    public static ExecutorService newThreadPoolSelf(int nThreads) {
        return new ThreadPoolSelf(nThreads, nThreads, 
                0L, TimeUnit.MILLISECONDS, 
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
}

调用实现如下

public class ThreadPool implements Runnable{

    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor executorService = (ThreadPoolExecutor)ExecutorsSelf.newThreadPoolSelf(3);
        //预热所有核心线程数
        executorService.prestartAllCoreThreads();
        IntStream.range(1,100).forEach(i-> {
            executorService.execute(new ThreadPool());
        });
        executorService.shutdown();
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

最后

以上就是忐忑星月最近收集整理的关于java多线程进阶（十）线程池1、线程存在的问题 2、池化技术3、线程池4、Java中的线程池5、线程池的原理6、计算线程池的线程数7、线程监控的全部内容，更多相关java多线程进阶（十）线程池1、线程存在内容请搜索靠谱客的其他文章。

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本文分类：进阶
浏览次数：275 次浏览
发布日期：2023-08-25 22:10:18
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java多线程进阶（十）线程池1、线程存在的问题 2、池化技术3、线程池4、Java中的线程池5、线程池的原理6、计算线程池的线程数7、线程监控

1、线程存在的问题

2、池化技术

3、线程池

4、Java中的线程池

5、线程池的原理

5.1、七大核心参数

5.2、初始化核心线程

5.3、addWorker：添加工作线程

5.4、worker：工作线程

5.5、runWorker：运行工作线程

5.6、getTask：获取到任务

5.7、reject：拒绝策略

5.7.1、抛出错误

5.7.2、主线程调用任务

5.7.3、丢掉头部

5.7.4、丢掉

5.7.5、抛出错误

6、计算线程池的线程数

6.1、IO密集型

6.2、CPU密集型

6.3、动态设置

6.3.1、setCorePoolSize：动态设置核心线程数

6.3.2、setMaximumPoolSize：动态设置核心线程数

6.4、动态设置队列容量

7、线程监控

最后

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java多线程进阶（十）线程池1、线程存在的问题 2、池化技术3、线程池4、Java中的线程池5、线程池的原理6、计算线程池的线程数7、线程监控

1、线程存在的问题

2、池化技术

3、线程池

4、Java中的线程池

5、线程池的原理

5.1、七大核心参数

5.2、初始化核心线程

5.3、addWorker：添加工作线程

5.4、worker：工作线程

5.5、runWorker：运行工作线程

5.6、getTask：获取到任务

5.7、reject：拒绝策略

5.7.1、抛出错误

5.7.2、主线程调用任务

5.7.3、丢掉头部

5.7.4、丢掉

5.7.5、抛出错误

6、计算线程池的线程数

6.1、IO密集型

6.2、CPU密集型

6.3、动态设置

6.3.1、setCorePoolSize：动态设置核心线程数

6.3.2、setMaximumPoolSize：动态设置核心线程数

6.4、动态设置队列容量

7、线程监控

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