线程池的工作原理与源码解读及各常用线程池的执行流程图

我不是女神ヾ 2022-04-10 02:40 195阅读 0赞

### 上次给大家介绍了 [Spring Boot 使用AOP切面实现后台日志管理模块][Spring Boot _AOP] ###

其中使用到了线程池的内容下面给大家介绍下线程池的工作原理与源码解读及各常用线程池的执行流程图

### 有时候花了大把时间去看一些东西却看不懂，是很 “ 蓝瘦 ” 的，花时间也是投资。 ###

本文适合：

*  曾了解过线程池却一直模模糊糊的人
 *  了解得差不多却对某些点依然疑惑的

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随着cpu核数越来越多，不可避免的利用多线程技术以充分利用其计算能力。所以，多线程技术是服务端开发人员必须掌握的技术。

线程的创建和销毁，都涉及到系统调用，比较消耗系统资源，所以就引入了线程池技术，避免频繁的线程创建和销毁。

在Java用有一个Executors工具类，可以为我们创建一个线程池，其本质就是new了一个ThreadPoolExecutor对象。线程池几乎也是面试必考问题。本文结合源代码，说说ThreadExecutor的工作原理。

**一、线程池创建**

先看一下ThreadPoolExecutor参数最全的构造方法：

![20181224110735190.png][]

①corePoolSize：线程池的核心线程数，说白了就是，即便是线程池里没有任何任务，也会有corePoolSize个线程在候着等任务。

②maximumPoolSize:最大线程数，不管你提交多少任务，线程池里最多工作线程数就是maximumPoolSize。

③keepAliveTime:线程的存活时间。当线程池里的线程数大于corePoolSize时，如果等了keepAliveTime时长还没有任务可执行，则线程退出。

⑤unit：这个用来指定keepAliveTime的单位，比如秒:TimeUnit.SECONDS。

⑥workQueue：一个阻塞队列，提交的任务将会被放到这个队列里。

⑦threadFactory：线程工厂，用来创建线程，主要是为了给线程起名字，默认工厂的线程名字：pool-1-thread-3。

⑧handler：拒绝策略，当线程池里线程被耗尽，且队列也满了的时候会调用。

以上就是创建线程池时用到的参数，面试中经常会有面试官问道这个问题。

**二、线程池执行流程**

这里用一个图来说明线程池的执行流程

![201812241107535.png][]

任务被提交到线程池，会先判断当前线程数量是否小于corePoolSize，如果小于则创建线程来执行提交的任务，否则将任务放入workQueue队列，如果workQueue满了，则判断当前线程数量是否小于maximumPoolSize,如果小于则创建线程执行任务，否则就会调用handler，以表示线程池拒绝接收任务。

这里以jdk1.8.0\_111的源代码为例，看一下具体实现。

**1、先看一下线程池的executor方法**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

①：判断当前活跃线程数是否小于corePoolSize,如果小于，则调用addWorker创建线程执行任务

②：如果不小于corePoolSize，则将任务添加到workQueue队列。

③：如果放入workQueue失败，则创建线程执行任务，如果这时创建线程失败(当前线程数不小于maximumPoolSize时)，就会调用reject(内部调用handler)拒绝接受任务。

**2、再看下addWorker的方法实现**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

这块代码是在创建非核心线程时，即core等于false。判断当前线程数是否大于等于maximumPoolSize，如果大于等于则返回false，即上边说到的③中创建线程失败的情况。

addWorker方法的下半部分：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

①创建Worker对象，同时也会实例化一个Thread对象。

②启动启动这个线程

**3、再到Worker里看看其实现**

![20181224110850752.png][]

可以看到在创建Worker时会调用threadFactory来创建一个线程。上边的②中启动一个线程就会触发Worker的run方法被线程调用。

**4、接下来咱们看看runWorker方法的逻辑**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

线程调用runWoker，会while循环调用getTask方法从workerQueue里读取任务，然后执行任务。只要getTask方法不返回null,此线程就不会退出。

**5、最后在看看getTask方法实现**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

①咱们先不管allowCoreThreadTimeOut，这个变量默认值是false。wc>corePoolSize则是判断当前线程数是否大于corePoolSize。

②如果当前线程数大于corePoolSize，则会调用workQueue的poll方法获取任务，超时时间是keepAliveTime。如果超过keepAliveTime时长，poll返回了null，上边提到的while循序就会退出，线程也就执行完了。

如果当前线程数小于corePoolSize，则会调用workQueue的take方法阻塞在当前。

### **补充:** ###

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

### 一般流程图 ###

![2018122411100636][]

### newFixedThreadPool 流程图 ###

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads){
        return new ThreadPoolExecutor(
                nThreads,   // corePoolSize
                nThreads,   // maximumPoolSize == corePoolSize
                0L,         // 空闲时间限制是 0
                TimeUnit.MILLISECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>() // 无界阻塞队列
            );
    }

![2018122411100668][]

### newCacheThreadPool 流程图 ###

public static ExecutorService newCachedThreadPool(){
        return new ThreadPoolExecutor(
            0,                  // corePoolSoze == 0
            Integer.MAX_VALUE,  // maximumPoolSize 非常大
            60L,                // 空闲判定是60 秒
            TimeUnit.SECONDS,
            // 神奇的无存储空间阻塞队列，每个 put 必须要等待一个 take
            new SynchronousQueue<Runnable>()  
        );
    }

![2018122411100683][]

### newSingleThreadPool 流程图 ###

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

可以看到除了多了个 `FinalizableDelegatedExecutorService` 代理，其初始化和 `newFiexdThreadPool` 的 nThreads = 1 的时候是一样的。 区别就在于：

*  newSingleThreadExecutor返回的ExcutorService在析构函数finalize()处会调用shutdown()
 *  如果我们没有对它调用shutdown()，那么可以确保它在被回收时调用shutdown()来终止线程。

使用`ThreadFactory`，可以改变线程的名称、线程组、优先级、守护进程状态，一般采用默认。

流程图略，请参考 newFiexdThreadPool，这里不再累赘。

### 最后 ###

还有一个定时任务线程池`ScheduledThreadPool`

它用来处理延时或定时任务，不常用

[Spring Boot _AOP]: https://blog.csdn.net/lchq1995/article/details/80663169
[20181224110735190.png]: /images/20220403/0a5494f153c14f1b9ac679f09a8966ce.png
[201812241107535.png]: /images/20220403/def924d515564d50b3733e3859309aef.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220403/a11b76af446148209fe3b5f5ecb2de91.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220403/9f8e5ecef2a1478e8662e9429ba27fff.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220403/467f5cd4f6fb43c1b21a4e4b24c98dc3.png
[20181224110850752.png]: /images/20220403/cd79fa0b682342fbb8767fd899d30312.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220403/db174ebe82244a3087bdb2996b8a95f2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20220403/e1cb6c9b573748cab5684dd0a2be962f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xjaHExOTk1_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20220403/c3c8bb47f9f343d28733b6c2d8290624.png
[2018122411100636]: /images/20220403/af94460523b147e3b62af04b6f098189.png
[2018122411100668]: /images/20220403/4a1a079a09b144e9b9b17bcfbedc8691.png
[2018122411100683]: /images/20220403/c33f4a8d1fcb4ab682c51fb7616abb49.png