一文搞懂 java 线程池：ThreadPoolExecutor 和 FixedThreadPool 原理

news2024/10/7 4:29:44

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文章目录

一、前言
二、线程池原理
- 2.1 ThreadPoolExecutor 原理
- 2.2 ThreadPoolExecutor的 execute 方法原理
- 2.3 FixedThreadPool
- - 2.3.1 FixedThreadPool 简介
  - 2.3.2 FixedThreadPool 的 execute 方法原理
  - 2.3.2 FixedThreadPool 优缺点及应用场景
三、总结

一、前言

上一章节我们详解介绍了线程池的一些关键性知识。这章我们会详细介绍各个线程池的原理

二、线程池原理

2.1 ThreadPoolExecutor 原理

从图中可以看出，当提交一个新任务到线程池时，线程池的处理流程如下。

线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务，则进入下个流程。
线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。
线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务

2.2 ThreadPoolExecutor的 execute 方法原理

ThreadPoolExecutor执行execute方法分下面4种情况。

如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）。
如果运行的线程等于或多于corePoolSize，则将任务加入BlockingQueue。
如果无法将任务加入BlockingQueue（队列已满），则创建新的线程来处理任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）。
如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize，任务将被拒绝，并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

ThreadPoolExecutor采取上述步骤的总体设计思路，是为了在执行execute()方法时，尽可能地避免获取全局锁（那将会是一个严重的可伸缩瓶颈）。在ThreadPoolExecutor完成预热之后（当前运行的线程数大于等于corePoolSize），几乎所有的execute()方法调用都是执行步骤2，而步骤2不需要获取全局锁。

2.3 FixedThreadPool

2.3.1 FixedThreadPool 简介

FixedThreadPool被称为可重用固定线程数的线程池,通过上一篇我们知道它是通过 ThreadPoolExecutor 来实现的，下面是FixedThreadPool的源代码实现。

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

FixedThreadPool的corePoolSize和maximumPoolSize都被设置为创建FixedThreadPool时指定的参数nThreads。

当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime为多余的空闲线程等待新任务的最长时间，超过这个时间后多余的线程将被终止。这里把keepAliveTime设置为0L，意味着多余的空闲线程会被立即终止

2.3.2 FixedThreadPool 的 execute 方法原理

如果当前运行的线程数少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务。
在线程池完成预热之后（当前运行的线程数等于corePoolSize），将任务加入LinkedBlockingQueue。
线程执行完1中的任务后，会在循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行。FixedThreadPool使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工作队列（队列的容量为Integer.MAX_VALUE）。

使用无界队列作为工作队列会对线程池带来如下影响。

当线程池中的线程数达到corePoolSize后，新任务将在无界队列中等待，因此线程池中的线程数不会超过corePoolSize。
由于1，使用无界队列时maximumPoolSize将是一个无效参数。
由于1和2，使用无界队列时keepAliveTime将是一个无效参数。
由于使用无界队列，运行中的FixedThreadPool（未执行方法shutdown()或shutdownNow()）不会拒绝任务（不会调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution方法）