漫画：怎么给女朋友讲明白线程池？

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漫画：怎么给女朋友讲明白线程池？

2019 年 6 月 3 日 程序人生

作者 | Isabella

责编 | 伍杏玲

线程池是Java面试必问问题之一！

有没有对源码滚瓜烂熟的童鞋？请举手！🙋🙋‍♂️（怎么没人举手。。）

对了，今天先来撒一波狗狼~ （表打我~）

来，介绍下：

她叫码妞，是我码仔的女朋友喔！

她也在学习各类前端技术，可厉害了！

大家鼓掌欢迎吧！以后她会经常来问我问题的，要被烦了~

最近码妞也在看Java线程池呢，已经看得一头雾水了，正准备去问问码仔，

看码仔能不能给她讲明白了！

线程

线程是一种资源，并不是只存在程序的世界里。

程序，本来就是对生活的一种抽象表述。

比如像车站的售票窗口、退票窗口、检票窗口，每个窗口都在做不同的事情，就是车站里同时运行着的不同线程。

线程多了，需要管理，不同的线程也要能保证不会互相干扰，各做各的。

线程的生命周期

这个图很熟悉的吧~

好，开始讲线程池啦~

ThreadPoolExecutor

线程池源码里最主要的类了~

看下开头的这段注释：

/**
* The main pool control state, ctl, is an atomic integer packing
* two conceptual fields
* workerCount, indicating the effective number of threads
* runState, indicating whether running, shutting down etc
*
* The runState provides the main lifecycle control, taking on values:看到英文就头晕？没事啦~

主要讲线程池重要的两个状态：

runState：线程池运行状态
workerCount：工作线程的数量

@ReachabilitySensitive
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;

线程池用一个32位的int来同时保存runState和workerCount，其中高3位（第31到29位）是runState，其余29位是workerCount（大约500 million）。

来看看存储结构（码仔手动画的哦）

它的构造方法：

   
   
     
    
    
      public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
     int maximumPoolSize,
     long keepAliveTime,
     TimeUnit unit,
     BlockingQueue<Runnable> workQueue,
     ThreadFactory threadFactory,
     RejectedExecutionHandler handler) {
        ...
}

corePoolSize

核心线程数，好比班干部的人数。

maximumPoolSize

最大线程数，好比教室里的座位数。当提交任务数超过了这个最大值，线程还有拒绝策略——RejectExecutionHandler，做不动了嘛。

keepAliveTime

除核心线程外的空闲线程保持存活时间。当线程池里线程数超过corePoolSize数量了，keepAliveTime时间到，就把空闲线程关了，不然也闲置了呀，节省能量嘛。

workQueue
任务阻塞队列。通过workQueue，线程池实现了阻塞功能。当线程池中的线程数超过它的corePoolSize的时候，线程会进入阻塞队列进行阻塞等待。
threadFactory
创建线程的工厂。所有的线程都是通过这个Factory创建的。
默认会使用
Executors.defaultThreadFactory() 来作线程工厂。
handler 线程池的饱和策略。做不了任务了找理由罢工

AbortPolicy

直接抛出异常，默认策略；

CallerRunsPolicy

用调用者所在的线程来执行任务；

DiscardOldestPolicy

丢弃阻塞队列中靠最前的任务，并执行当前任务；

DiscardPolicy

直接丢弃任务。

Worker来了！

你看Worker的定义，其实它就是封装了的工作线程~

private final class Worker
extends AbstractQueuedSynchronizer
implements Runnable

Worker既实现了Runnable，又继承了AbstractQueuedSynchronizer（AQS），所以它既是一个可执行的任务，又可以达到锁的效果。

看看Worker构造方法：

/**
 * 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);
 }

线程池是怎么工作的？

DuangDuangDuang！

public void execute(Runnable command) {
     if (command == null)
         throw new NullPointerException();
 /*
 * Proceed in 3 steps:
 *
 * 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
 * start a new thread with the given command as its first
 * task. The call to addWorker atomically checks runState and
 * workerCount, and so prevents false alarms that would add
 * threads when it shouldn't, by returning false.
 * 2. If a task can be successfully queued, then we still need
 * to double-check whether we should have added a thread
 * (because existing ones died since last checking) or that
 * the pool shut down since entry into this method. So we
 * recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
 * stopped, or start a new thread if there are none.
 * 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
 * thread. If it fails, we know we are shut down or saturated
 * and so reject the task.
 */
     int c = ctl.get();
     if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
         if (addWorker(command, true))
             return;
        c = ctl.get();
     }
     /**
     * 2、如果线程池RUNNING状态，且入队列成功
     */
     if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
         int recheck = ctl.get();

     //如果再次校验过程中，线程池不是RUNNING状态，
     // 并且remove(command)--workQueue.remove()成功，拒绝当前command
         if (! isRunning(recheck) && remove(command))
             reject(command);

         //为什么只检查运行的worker数量是不是0呢？？为什么不和corePoolSize比较呢？？
         // 只保证有一个worker线程可以从queue中获取任务执行就行了？？
         // 因为只要还有活动的worker线程，就可以消费workerQueue中的任务
         else if (workerCountOf(recheck) == 0)
             addWorker(null, false);
         }
         /**
         * 3、如果线程池不是running状态 或者 无法入队列
         * 尝试开启新线程，扩容至maxPoolSize，
         * 如果addWork(command, false) 失败了，拒绝当前command
         */
         else if (!addWorker(command, false))
             reject(command);
         }}

看execute方法里的注释，一步步说得很清楚。

如果当前正在运行的线程数 < corePoolSize，尝试用给到的command来启动一个新线程作为第一个任务。
调用addWorker方法，检查runState和workerCount，并且如果增加线程的话，能防止产生错误警报，如果不能增加线程，则返回false。
如果一个任务被成功地加到队列里，仍然需要双重检验来确认是否需要新建一个线程。
（因为可能在上一次检查后，已经存在的线程已经died）或者进入这个方法后，线程池已经被关闭了。所以我们需要再次检查state，如果线程池停止了需要回滚入队列，如果池中没有线程了，新建一个线程。
如果不能把任务加入队列（可能线程池已经关闭或者满了），那么需要新开一个线程（往maxPoolSize发展）。如果失败的话，说明线程池shutdown了或者满了，就要拒绝这个任务了。

给你流程图！

工具类 Executors

线程池里还有个重要的类：Executors。

Executors是一个Java中的工具类，它提供工厂方法来创建不同类型的线程池。

用它可以很方便地创建出下面几种线程池来：

   
   
     
    
    
      ExecutorService singleService = Executors.newSingleThreadExecutor();
ExecutorService fixedService = Executors.newFixedThreadPool(9);
ExecutorService cacheService = Executors.newCacheThreadPool();

或者通过ThreadPoolExecutor的构造函数自定义需要的线程池。