Java并发系列「5」– Thread 线程池 源码解析 以及 上一章问题解释

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记录在程序走的每一步___auth:huf


大家好,我是老胡。大家来学习并发咯。
今天这一章 可能回稍微有点源码的存在; 
我尽量把这一章简化的讲解;

线程池的任务执行流程;

我先上一段代码:

 ExecutorService HufExecutorService = new ThreadPoolExecutor(10, 15,
                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(5));

现在这段代码;
核心线程:10;
最大线程:15;
创建队列 :5;


这里 我先抛一个问题出来,假设我们往这个线程丢任务; 连续丢50个 我们会在第几个任务触发异常?

放出全部代码:

package com.huf;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @Description TODO
 * @Auth: Huf
 * @Date: 2022/1/7
 **/
public class ThreadTest3 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //缓存线程池
        ExecutorService cachedExecutorService = Executors.newCachedThreadPool();
        //核心线程池
        ExecutorService fixedExecutorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //单例线程池
        ExecutorService singleExecutorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        //自己创建线程池;
        ExecutorService HufExecutorService = new ThreadPoolExecutor(10, 15,
                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(5));

        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            final Integer a = i;
            HufExecutorService.execute(()->{
                function(a);
            });
        }
        //HufExecutorService.shutdown();
    }
    public static void function(Integer a){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 执行了"+ a +"线程");
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

在这里插入图片描述
答案是第 21个。 为什么?


我们画图了解一下;
在这里插入图片描述
一下是 ExecutorService.execute 因为我们执行这个方法 之个方法就是Threadpool 的关键方法;
我们可以继续往深入探查 为什么执行顺序会是这样子;

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        /*
		*分三步进行:
		*
		* 1. 如果正在运行的线程少于corePoolSize,请尝试
		*以给定命令作为第一个线程启动新线程
		*任务。对addWorker的调用以原子方式检查运行状态和
		*workerCount,从而防止可能增加
		*在不应该的情况下,通过返回false执行线程。
		*
		* 2. 如果任务可以成功排队,那么我们仍然需要
		*再次检查是否应该添加线程
		*(因为自上次检查以来,已有的已死亡)或
		*自进入此方法后,池已关闭。所以我们
		*重新检查状态,如有必要,在以下情况下回滚排队
		*已停止,如果没有线程,则启动新线程。
		*
		* 3. 如果我们无法将任务排队,那么我们将尝试添加一个新任务
		*线。如果失败了,我们知道我们已经被关闭或饱和了
		*所以拒绝这个任务。
		*/
		拿到当前任务
        int c = ctl.get();
        判断当前任务数是否小于核心线程 如果当前线程小于核心线程数。 
        核心线程数目前是 : 10
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        	进入这个方法  这个addWorker 是一个关键方法; 
        	在这里 创建了Worker Worker 是 一条线程 + 任务;
        	这个就是worker的构造方法; 
        	/*  
			Worker(Runnable firstTask) {
            setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
            this.firstTask = firstTask;
            this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
       		 }
			*/
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
       当前当前线程数量大于10  那么就会进入这个方法; 然后会判断workQueue是否能储存任务;
       这个offer 就是判断是往队列里面添加任务; 这个workQueue  关键。
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            判断线程数量是否大于整个线程池承载数量。 目前我们设置的这个线程池承载数量是多少?
            是20个; 那就会根据你的拒绝策略  拒绝任务;
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            记住这个workerCountOf 这个最后也添加了Worker  但是添加的 是非核心线程池的任务; 
            这里 如果是我作为面试官。 我会问这个问题; 
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

以上是第一段源码;

不是特别的难。
我们开始根据图梳理一下逻辑
 1:我们开始 是往核心线程池里开始丢任务; 
 2:如果核心线程池满了任务; 开始往queue 队列里面丢任务;
 3:队列满了 开始往非核心线程池丢任务;
 到了21个任务 任务满了 抛出异常;

我们 看一遍图。 加深一下理解:
在这里插入图片描述

一张图 我们就可解释清楚了 任务 进入 线程池 的一个加入顺序了;

这样 我们开始来解释执行结果打印:

我们改一下代码 ; 这里如果是 10 15 5 不好区分; 我们改成 10 13 7

 ExecutorService HufExecutorService = new ThreadPoolExecutor(10, 13,
                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(7));

一下是结果:
在这里插入图片描述

为什么 10~16 最后打印。 现在应该明白了吧?
执行时:
在这里插入图片描述

这里 我们就把线程池的执行流程弄清楚了 以及任务加入队列这一部分 的顺序弄清楚了;


ThreadPool 线程状态;

线程的 生命周期的 每一个转折点 就是线程状态;

线程状态:
如果理解我第上一篇文章 跟这一篇文章; 线程池状态就很好理解;
线程池的线程生命周期的每一个点;

分别是

#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .label{font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family);fill:#333;color:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .label text{fill:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .node rect,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .node circle,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .node ellipse,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .node polygon,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370db;stroke-width:1px}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .node .label{text-align:center;fill:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .node.clickable{cursor:pointer}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .arrowheadPath{fill:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .edgePath .path{stroke:#333;stroke-width:1.5px}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .flowchart-link{stroke:#333;fill:none}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .edgeLabel rect{opacity:0.9}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .edgeLabel span{color:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aa3;stroke-width:1px}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .cluster text{fill:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family);font-size:12px;background:#ffffde;border:1px solid #aa3;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .actor{stroke:#ccf;fill:#ECECFF}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 text.actor>tspan{fill:#000;stroke:none}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .actor-line{stroke:grey}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .messageLine0{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;stroke:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .messageLine1{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:2, 2;stroke:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 #arrowhead path{fill:#333;stroke:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .sequenceNumber{fill:#fff}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 #sequencenumber{fill:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 #crosshead path{fill:#333;stroke:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .messageText{fill:#333;stroke:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .labelBox{stroke:#ccf;fill:#ECECFF}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .labelText,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .labelText>tspan{fill:#000;stroke:none}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .loopText,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .loopText>tspan{fill:#000;stroke:none}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .loopLine{stroke-width:2px;stroke-dasharray:2, 2;stroke:#ccf;fill:#ccf}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .note{stroke:#aa3;fill:#fff5ad}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .noteText,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .noteText>tspan{fill:#000;stroke:none}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .activation0{fill:#f4f4f4;stroke:#666}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .activation1{fill:#f4f4f4;stroke:#666}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .activation2{fill:#f4f4f4;stroke:#666}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .mermaid-main-font{font-family:"trebuchet ms", verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .section{stroke:none;opacity:0.2}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .section0{fill:rgba(102,102,255,0.49)}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .section2{fill:#fff400}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .section1,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .section3{fill:#fff;opacity:0.2}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .sectionTitle0{fill:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .sectionTitle1{fill:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .sectionTitle2{fill:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .sectionTitle3{fill:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .sectionTitle{text-anchor:start;font-size:11px;text-height:14px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .grid .tick{stroke:#d3d3d3;opacity:0.8;shape-rendering:crispEdges}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .grid .tick text{font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .grid 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.taskTextOutsideRight.clickable{cursor:pointer;fill:#003163 !important;font-weight:bold}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .taskText0,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .taskText1,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .taskText2,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .taskText3{fill:#fff}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .task0,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .task1,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .task2,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .task3{fill:#8a90dd;stroke:#534fbc}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .taskTextOutside0,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .taskTextOutside2{fill:#000}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .taskTextOutside1,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .taskTextOutside3{fill:#000}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .active0,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .active1,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .active2,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .active3{fill:#bfc7ff;stroke:#534fbc}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .activeText0,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .activeText1,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .activeText2,#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 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.statediagram-cluster.statediagram-cluster-alt .inner{fill:#e0e0e0}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .statediagram-cluster .inner{rx:0;ry:0}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .statediagram-state rect.basic{rx:5px;ry:5px}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .statediagram-state rect.divider{stroke-dasharray:10,10;fill:#efefef}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .note-edge{stroke-dasharray:5}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .statediagram-note rect{fill:#fff5ad;stroke:#aa3;stroke-width:1px;rx:0;ry:0}:root{--mermaid-font-family: '"trebuchet ms", verdana, arial';--mermaid-font-family: "Comic Sans MS", "Comic Sans", cursive}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .error-icon{fill:#522}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .error-text{fill:#522;stroke:#522}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .edge-thickness-normal{stroke-width:2px}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .marker{fill:#333}#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 .marker.cross{stroke:#333}

:root { --mermaid-font-family: "trebuchet ms", verdana, arial;}
#mermaid-svg-VPeGg5NIgCodqze0 {
color: rgba(0, 0, 0, 0.75);
font: ;
}

Running
Shutdown
Stop
TidYing
Terminated

我们简单理解一下 Shutdown,Stop

我们使用线程池 调用2个方法

HufExecutorService.shutdown(); //该线程池 转为shutdown状态
HufExecutorService.shutdownNow();// 该线程池转为 stop 状态

shutdown : 我们调用这个方法 可以讲线程 转变为 shutdown 状态; 这时候在运行的线程 还会继续运行;

stop : 我们调用 shutdownNow 方法 线程池变成stop 那么线程 不管它是否在运行 都会立即停止;


这两个状态之后 就会进入到 TidYing 状态 就等待队列清空后 调起 : Terminated

Terminated 状态: 线程池彻底终止;

线程池状态就完毕了;


线程本身的生命状态;
在这里插入图片描述


创建线程池的拒绝策略

一共有四种策略

AbortPolicy: 丢弃任务并抛出异常(RejectedExecutionException) *
DiscardPolicy:丢了任务不抛异常;
DiscardOldestPolicy:丢掉最早的任务 然后执行该任务;
CallerRunsPolicy:把任务给到主线程执行(这样做有可能会急剧的拉低执行效率)
带星号的就是默认的。

ExecutorService HufExecutorService = new ThreadPoolExecutor(10, 13,
                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(7),
                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

就是这样 把拒绝策略加入到了该线程池当中;


总结:

  • 线程池的执行流程
  • 线程池解释了线程中源码的过程;当中addWorker 没讲 如果需要讲解;(点赞超过150 就讲解这部分东西,或者自己去研究。建议自己研究。里面东西写得有些许羞涩 但是绝对不难看懂;只要跟着源码走,而且能知道为什么运行十万次 只需要100毫秒的究极原因)
  • 四种拒绝策略;

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THE END
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