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jdk源代码concurrent说明及底层执行简单流程

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摘要:实现初始化线程池数量策略并执行线程。二简述下从定义线程池,到其底层执行的简单流程简单定义了如上两句代码,自动创建个固定大小的线程的线程池,实现了接口的对象以后,自动启动线程并执行对象的方法。关键的调用类方法,管理线程池并执行任务。

一.类图说明

Executor接口类,执行Runnable接口execute。

ExecutorService接口类继承Executor接口,包含提交执行Runnable和Callable接口submit以及shutdown,invokeAll接口。

ScheduledExecutorService接口类继承ExecutorService接口,主要包含计划执行接口schedule,scheduleAtFixedRate以及scheduleWithFixedDelay。

虚类AbstractExecutorService,实现ExecutorService接口。实现ExecutorService相关接口。

ThreadPoolExecutor类,继承虚类AbstractExecutorService。实现初始化线程池数量、策略并执行线程。

ScheduledThreadPoolExecutor类,继承ThreadPoolExecutor类并实现ScheduledExecutorService接口。实现计划执行相关接口。

执行类,定义ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor类,并使用相关concurrent类方法。

二.简述下从定义线程池,到其底层执行的简单流程

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
executorService.submit(new NewTask());

简单定义了如上两句代码,JDK自动创建3个固定大小的线程的线程池,submit实现了Runnable接口的NewTask对象以后,JDK自动启动线程并执行NewTask对象的run方法。流程是如何的呢?

1.Executors的newFixedThreadPool方法new了一个ThreadPoolExecutor对象,且new了一个LinkedBlockingQueue对象。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue());
    }
    

2.调用ThreadPoolExecutor的构造函数,其中ThreadFactory默认使用defaultThreadFactory,defaultHandler为AbortPolicy。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue 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;
    }
    

3.初始化以后,调用AbstractExecutorService类的submit方法,执行Runnable对象。

public Future submit(Runnable task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture ftask = newTaskFor(task, null);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }
    

4.RunnableAdapter实现了Callable接口,FutureTask类包含callable类成员对象。
FutureTask实现RunnableFuture接口,RunnableFuture继承Runnable接口。所以newTaskFor(task, null)方法返回一个FutureTask对象。

public class FutureTask implements RunnableFuture

public interface RunnableFuture extends Runnable, Future

RunnableFuture ftask = newTaskFor(task, null);

protected  RunnableFuture newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
    return new FutureTask(runnable, value);
}

public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
    this.callable = Executors.callable(runnable, result);
    this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}

public static  Callable callable(Runnable task, T result) {
    if (task == null)
        throw new NullPointerException();
    return new RunnableAdapter(task, result);
}

static final class RunnableAdapter implements Callable {
    final Runnable task;
    final T result;
    RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
        this.task = task;
        this.result = result;
    }
    public T call() {
        task.run();
        return result;
    }
}

5.关键的调用ThreadPoolExecutor类execute方法,管理线程池并执行Runnable任务。主要逻辑如下:
1)如果线程数量小于corePoolSize,新来一个任务,创建一个新线程。
2)如果线程数量等于corePoolSize,则将任务缓存到workQueue中。
3)如果线程数量等于corePoolSize并且workQueue队列已满,则继续创建线程直到等于maximumPoolSize。
4)如果线程数量等于maximumPoolSize,且workQueue队列已满,则根据defaultHandler策略执行相应措施。默认是AbortPolicy,抛出一个运行时异常RejectedExecutionException。另外还有3种策略:CallerRunsPolicy->如果线程池没有shutdown,则直接调用Runnable的run方法执行。如果线程池shutdown,则直接丢弃;DiscardPolicy->直接丢弃,没有任何异常;DiscardOldestPolicy->丢弃最老的任务,并调用线程池的execute方法执行,如果线程池没有shutdown。

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }
    
       

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