线程池ThreadPoolExecutor原理源码分析.md

### 线程池 `ThreadPoolExecutor` 原理源码分析 #### 一、概述 线程池作为 Java 并发编程中的重要组件，在实际应用中被广泛使用。其核心类 `ThreadPoolExecutor` 实现了对线程的管理、调度等功能。本文将围绕 `ThreadPoolExecutor` 的核心方法 `execute()` 进行深入解析，帮助读者更好地理解其内部机制。 #### 二、构造方法 `ThreadPoolExecutor` 提供了一个构造函数，用于初始化线程池： ```java public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) ``` - **`corePoolSize`**: 核心线程数量，线程池在启动时至少保持这么多的工作线程。 - **`maximumPoolSize`**: 最大线程数量，线程池允许的最大线程数量。需要注意的是，虽然名为最大线程数量，但实际上它定义了一个最小值，即线程池至少能容纳这么多线程。 - **`keepAliveTime`**: 非核心线程的空闲存活时间。当线程池中的活动线程数量超过 `corePoolSize` 时，非核心线程在没有任务执行时最多保持 `keepAliveTime` 时间后会被销毁。 - **`unit`**: `keepAliveTime` 的时间单位。 - **`workQueue`**: 任务队列，用来存储待执行的任务。 - **`threadFactory`**: 线程工厂，用于创建新线程。默认情况下，线程工厂创建的线程是非守护线程，优先级为 `5`（普通优先级）。 - **`handler`**: 拒绝策略，当线程池无法处理新任务时的处理方式。 #### 三、线程池状态管理 线程池状态通过一个 `AtomicInteger` 对象来表示，此对象称为 `ctl`，它包含了两个信息：线程池的状态和线程池中工作的线程数。`ctl` 是一个 `AtomicInteger` 类型的变量，确保了对线程池状态的原子性操作。`ctl` 的具体结构如下： - **高3位**：表示线程池的状态。 - **低29位**：表示当前工作的线程数。 具体的位运算实现如下： - 获取线程池状态：`(ctl & ~CAPACITY)`。 - 获取当前工作线程数：`(ctl & CAPACITY)`。 线程池状态包括但不限于： - **RUNNING**：线程池正在运行。 - **SHUTDOWN**：不再接受新任务，但继续执行已提交的任务。 - **STOP**：不再接受新任务，并且不处理已提交的任务，同时中断所有工作线程。 #### 四、`execute()` 方法分析 `execute()` 方法是线程池的主要入口，用于提交新的任务到线程池中执行。下面是对该方法的具体分析： 1. **获取当前状态 `ctl`**： - 该方法首先获取线程池的当前状态 `ctl`，以便进行后续操作。 2. **检查线程数**： - 如果当前线程数少于 `corePoolSize`，则尝试创建一个新的线程来处理新任务。 - 如果线程创建成功，新任务将立即被处理。 3. **检查线程池状态**： - 如果当前线程数大于等于 `corePoolSize` 或者创建线程失败，接下来检查线程池是否处于 `RUNNING` 状态。 - 若线程池状态允许，将任务放入任务队列中。 - 如果放入任务失败或线程池状态发生变化（如变为 `SHUTDOWN`），则采取拒绝策略处理任务。 4. **创建非核心线程**： - 如果任务队列已满或者线程池状态不允许放入新任务，尝试创建非核心线程来立即处理新任务。 - 如果创建非核心线程失败，也将采用拒绝策略处理任务。 #### 五、总结 `ThreadPoolExecutor` 通过灵活配置核心线程数量、最大线程数量、任务队列等参数，实现了对线程的有效管理和任务的高效执行。通过对 `execute()` 方法的深入分析，我们能够更全面地理解 `ThreadPoolExecutor` 在实际应用场景中的作用和意义。 线程池的设计不仅仅是为了提高程序的并发性能，更重要的是通过合理的配置和管理，避免因过度创建线程而导致系统资源耗尽的情况发生。通过本文的介绍，希望能够帮助开发者更好地理解和应用线程池技术。