面试被问到线程池是怎样实现线程复用的,如何回答?
如果你只知道线程池的几个参数,面试被问到再深一点的内容就回答不上来了,那么本系列文章带你熟悉线程池源码,更深入的了解线程池。
ThreadPoolExecutor将分几篇文章做解析,本文是第二篇,第一篇请见Java线程池只知道几个参数?来看看源码你就清楚了(一),关注一波,不错过后续内容,下面是核心知识点。本篇文章讲解Worker类、runWorker()、getTask()
一、Worker类详解
1。Worker类图
Worker是ThreadPoolExecutor的内部类,根据类图可以看出Worker继承了
AbstractQueuedSynchronizer类,实现了Runnable接口,也就是说,他本身就相当于一个同步队列,结合他的成员变量thread和firstTask,可以知道他实际上就是我们线程池中所说的线程。除了父类AQS本身提供的独占锁以外,Worker还提供了一些检查任务线程运行状态以及中断线程相关的方法。
此外,线程池中还有一个工作队列workers,用于保存当前全部的Worker:privatefinalHashSetWorkerworkersnewHashSetWorker();
2。Worker类源码
本质上,Worker类既是一个同步组件,也是一个执行任务的线程。所以如果有人问你线程池的线程是怎么包装的,至少我们现在知道有个Worker来包装而不是简单的Thread。下面分析下Worker源码:privatefinalclassWorkerextendsAbstractQueuedSynchronizerimplementsRunnable{工作线程finalThreadthread;初始任务,只在worker第一次执行任务的时候执行,之后都是从workQueue中获取任务执行RunnablefirstTask;线程执行过的任务数volatilelongcompletedTasks;Worker类的构造方法,初始化任务并调用线程工厂创建执行任务的线程Worker(RunnablefirstTask){setState(1);调用runWorker()前禁止中断this。firstTaskfirstTask;this。threadgetThreadFactory()。newThread(this);}重写Runnable接口的run()方法publicvoidrun(){调用ThreadPoolExecutor类的runWorker(Worker)方法runWorker(this);}。。。。。。}
在Worker类的构造方法中,首先将同步状态state设置为1,为了防止runWorker方法运行之前被中断。这是因为如果其他线程调用线程池的shutdownNow()方法时,如果Worker类中的state状态的值大于0,则会中断线程,如果state状态的值为1,则不会中断线程。
Worker实现了Runable接口,在调用start()方法后,实际执行的是run方法,里面又调用了ThreadPoolExecutor的runWorker()方法。下面我们来看看这个runWorker方法,知道线程池的线程是如何运行的。二、runWorker()方法分析finalvoidrunWorker(Workerw){ThreadwtThread。currentThread();Runnabletaskw。firstTask;w。firstTasknull;w。unlock();新创建Worker时默认state为1,AQS的unlock方法会将其改为0,此后允许使用interruptIfStarted()方法进行中断完成任务以后是否需要移除当前Worker,即当前任务是否意外退出booleancompletedAbruptlytrue;try{循环获取任务,后面解析getTask方法while(task!null(taskgetTask())!null){加锁,防止shundown时中断正在运行的任务w。lock();如果线程池状态为STOP或更后面的状态,中断线程任务if((runStateAtLeast(ctl。get(),STOP)(Thread。interrupted()runStateAtLeast(ctl。get(),STOP)))!wt。isInterrupted())wt。interrupt();try{钩子方法,默认空实现,可以自己重写beforeExecute(wt,task);Throwablethrownnull;try{执行任务task。run();}catch(RuntimeExceptionx){thrownx;throwx;}catch(Errorx){thrownx;throwx;}catch(Throwablex){thrownx;thrownewError(x);}finally{钩子方法afterExecute(task,thrown);}}finally{tasknull;任务执行完毕,完成数量1w。completedTasks;w。unlock();}}completedAbruptlyfalse;}finally{根据completedAbruptly决定是否要移除意外退出的Worker,并补充新的Worker也就是说,如果上述过程顺利完成,工作线程没有挂掉,就不删除,下次继续用,否则就在workers中remove掉,然后再调用addWorker()方法添加。另外如果获取不到任务,getTask返回空,也会清楚该worker,起到回收非核心线程的目的processWorkerExit(w,completedAbruptly);}}
概括一下runWorker方法的核心逻辑:
循环调用getTask方法,获取要执行的线程,加锁然后执行任务,如果执行完任务流程,并且没有发生异常导致Worker挂掉,就直接复用Worker(在获取任务的方法getTask()中循环等待任务),如果执行完任务流程后发现发生异常导致Worker挂掉,就从工作队列中移除当前Worker,并且补充一个新的;
当然getTask方法就是从队列中获取的,来看下:privateRunnablegetTask(){booleantimedOutfalse;Didthelastpoll()timeout?for(;;){intcctl。get();intrsrunStateOf(c);Checkifqueueemptyonlyifnecessary。如果线程池关闭了,且队列里的任务都完成了,或者线程池进入了比STOP更大的状态,就不表示没有新任务if(rsSHUTDOWN(rsSTOPworkQueue。isEmpty())){decrementWorkerCount();returnnull;}获取当前工作线程数intwcworkerCountOf(c);时候设置了核心线程超时(默认false)或当前线程数大于核心线程数,及存在非核心线程,即判断当前当前是否需要进行超时控制booleantimedallowCoreThreadTimeOutwccorePoolSize;如果线程池中的线程数量大于corePoolSize获取大于corePoolSize或者是否正在等待执行任务并且轮询超时并且当前线程池中的线程数量大于1或者任务队列为空if((wcmaximumPoolSize(timedtimedOut))(wc1workQueue。isEmpty())){成功减少线程池中的工作线程数量if(compareAndDecrementWorkerCount(c))returnnull;continue;}try{阻塞获取任务Runnablertimed?阻塞keepaliveTime以获取任务,如果在keepaliveTime时间内没有获取到任务,则返回null。workQueue。poll(keepAliveTime,TimeUnit。NANOSECONDS):workQueue。take();if(r!null)returnr;如果获取不到任务,说明非核心线程超时了,下一轮判断确认是否退出循环。退出循环后,runWorker方法执行完毕,会被processWorkerExit回收timedOuttrue;}catch(InterruptedExceptionretry){timedOutfalse;}}}
概括一下getTask方法:
判断线程池是否关闭,工作队列是否为空,如果是说明没任务了,直接返回null,否则接着往下判断,判断当前是否存在非核心线程,如果是说明需要进行超时处理,获取任务,如果不需要超时处理,则直接从任务队列获取任务,否则根据keepaliveTime阻塞一段时间后获取任务,如果获取不到,说明非核心线程超时,返回null交给runWorker()中的processWorkerExit()方法去删除。
换句话说,runWorker()方法一旦执行完毕(非核心线程),必然会删除当前的Worker,而通过getTask()拿任务的Worker(核心线程),在线程池正常运行的状态下,核心线程只会一直在for循环中等待直到拿到任务,而非核心线程超时以后拿不到任务就会返回一个null,然后回到runWorker()中走完processWorkerExit()方法被删除。三、Worker类总结
看了runWorker和getTask方法后,不知道你对这个Worker有没有进一步理解,那么这个Worker充当了什么作用呢,总结一下:
1。封装线程,将线程进行包装,与线程池的状态做关联。
2。通过worker达到线程复用的目的,while循环从队列中获取任务,达到核心线程一直运行,非核心线程运行有过期时间的目的,并且worker数量具有自我恢复能力(其实是重新创建worker),保证线程数量。
这篇就到这,后续文章会继续分析线程池的其他内容。
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