java线程池的原理学习（二）

接上文：java线程池的原理学习

ThreadPoolExecutor简单介绍

ThreadPoolExecutor，线程池类，继承自 AbstractExecutorService

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService 

构造方法

ThreadPoolExecutor 提供了四种构造方法实现(这里只介绍一种)：

 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.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

有必要对每个参数解释一下：

• corePoolSize - 池中所保存的线程数，包括空闲线程。

• maximumPoolSize - 池中允许的最大线程数。

• keepAliveTime - 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。

• unit - keepAliveTime 参数的时间单位。

• workQueue - 执行前用于保持任务的队列。此队列仅保持由 execute 方法提交的 Runnable 任务。

• threadFactory - 执行程序创建新线程时使用的工厂。

• handler - 由于超出线程范围和队列容量而使执行被阻塞时所使用的处理程序。

配置规则

为了便于跨大量上下文使用，此类提供了很多可调整的参数和扩展钩子 (hook)。jdk文档中建议在通常情况下，使用 Executors 提供的工厂方法配置，也就是提供好了的线程池。若非要手动配置，需要遵循以下规则：

核心和最大池大小

ThreadPoolExecutor 将根据 corePoolSize 和 maximumPoolSize 设置的边界自动调整池大小。当新任务在方法 execute(java.lang.Runnable) 中提交时:
1.运行的线程少于 corePoolSize，则创建新线程来处理请求，即使其他辅助线程是空闲的。
2:运行的线程多于 corePoolSize 而少于 maximumPoolSize，则把任务放进队列，由空闲线程从队列中取任务，仅当队列满时才创建新线程。
3:如果设置的 corePoolSize 和 maximumPoolSize 相同，则创建了固定大小的线程池。
4:如果将 maximumPoolSize 设置为基本的无界值（如 Integer.MAX_VALUE ），则允许池适应任意数量的并发任务。

还要注意以下两点：

1. 在大多数情况下，核心和最大池大小仅基于构造器来设置，不过也可以使用 setCorePoolSize(int) 和 setMaximumPoolSize(int) 进行动态更改。

2. 当池中的线程数大于 corePoolSize 的时候，多余的线程会等待 keepAliveTime 长的时间，如果无请求可处理就自行销毁。

创建新线程

使用 ThreadFactory 创建新线程。如果没有另外说明，则在同一个 ThreadGroup 中一律使用 Executors.defaultThreadFactory() 创建线程，并且这些线程具有相同的 NORM_PRIORITY 优先级和非守护进程状态。通过提供不同的 ThreadFactory，可以改变线程的名称、线程组、优先级、守护进程状态，等等。如果从 newThread 返回 null 时 ThreadFactory 未能创建线程，则执行程序将继续运行，但不能执行任何任务。

ThreadFactory 是线程工厂，它是一个接口：

public interface ThreadFactory {
    Thread newThread(Runnable r);
}

ThreadPoolExecutor 中的 threadFactory 是由 Executors 工具类提供的：

public static ThreadFactory defaultThreadFactory() {
        return new DefaultThreadFactory();
}

static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
        private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
        private final ThreadGroup group;
        private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
        private final String namePrefix;

        DefaultThreadFactory() {
            SecurityManager s = System.getSecurityManager();
            group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
                                  Thread.currentThread().getThreadGroup();
            namePrefix = "pool-" +
                          poolNumber.getAndIncrement() +
                         "-thread-";
        }

        public Thread newThread(Runnable r) {
           ////创建的线程以“pool-N-thread-M”命名，N是该工厂的序号，M是线程号
            Thread t = new Thread(group, r,
                                  namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                                  0); 
            //设为非后台线程                      
            if (t.isDaemon())
                t.setDaemon(false);
            //优先级为normal    
            if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            return t;
        }
    }

DefaultThreadFactory 是一个静态内部类

排队策略

前面说到，当线程池中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，将任务加入队列有三种策略（具体参见jdk文档）。

被拒绝的任务

两种情况下，新提交的任务将会被拒绝：

1. 当 Executor 已经关闭

2. Executor 将有限边界用于最大线程和工作队列容量，且已经饱和

被拒绝的任务， execute 方法都将调用其 RejectedExecutionHandler 的 RejectedExecutionHandler.rejectedExecution(java.lang.Runnable, java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor) 方法。下面提供了四种预定义的处理程序策略：

在默认的 ThreadPoolExecutor.AbortPolicy 中，处理程序遭到拒绝将抛出运行时 RejectedExecutionException。
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。
在 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy 中，不能执行的任务将被删除。
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）。

定义和使用其他种类的 RejectedExecutionHandler 类也是可能的，但这样做需要非常小心，尤其是当策略仅用于特定容量或排队策略时。

钩子方法

此类提供两个 protected 可重写的 钩子方法：

protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) { }
protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) { }

这两种方法分别在执行 每个任务 之前和之后调用。它们可用于操纵执行环境；注意这里是每个任务，即每次运行新任务时都会执行一遍。例如，重新初始化 ThreadLocal 、搜集统计信息或添加日志条目。此外，还可以重写方法 terminated() 来执行 Executor 完全终止后需要完成的所有特殊处理。
如果钩子 (hook) 或回调方法抛出异常，则内部辅助线程将依次失败并突然终止。

jdk文档中提供了一个可以暂停和恢复的线程池例子：

class PausableThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {
   private boolean isPaused;
   private ReentrantLock pauseLock = new ReentrantLock();
   private Condition unpaused = pauseLock.newCondition();

   public PausableThreadPoolExecutor(...) { super(...); }
   protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
     super.beforeExecute(t, r);
     pauseLock.lock();
     try {
       while (isPaused) unpaused.await();
     } catch(InterruptedException ie) {
       t.interrupt();
     } finally {
       pauseLock.unlock();
     }
   }
   public void pause() {
     pauseLock.lock();
     try {
       isPaused = true;
     } finally {
       pauseLock.unlock();
     }
   }
   public void resume() {
     pauseLock.lock();
     try {
       isPaused = false;
       unpaused.signalAll();
     } finally {
       pauseLock.unlock();
     }
   }
 }

ThreadPoolExecutor运行原理

java线程池的原理学习（三）