Java 线程池ThreadPoolExecutor(基于jdk1.8)(二)

上一篇分析了ThreadPoolExecutor的execute方法的具体执行过程,这一篇主要分析当中的几个重要的函数。
http://www.jianshu.com/p/f992654ef203

  • private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core)
    首先分析一下参数,firstTask就是指我们用户传入的需要执行的认为,core参数,当为真时,表示当前线程数小于corePoolSize,为假就是线程数大于corePoolSize。该方法主要有两块大的逻辑,第一部分是通过CAS操作去跟新当前的线程数量:
retry:
for (;;) {
    int c = ctl.get();
    int rs = runStateOf(c);

    // Check if queue empty only if necessary.
    if (rs >= SHUTDOWN &&
        ! (rs == SHUTDOWN &&
           firstTask == null &&
           ! workQueue.isEmpty()))
        return false;

    for (;;) {
        int wc = workerCountOf(c);
        if (wc >= CAPACITY ||
            wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
            return false;
        if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
            break retry;
        c = ctl.get();  // Re-read ctl
        if (runStateOf(c) != rs)
            continue retry;
        // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
    }
}

    两个大的for无限循环体,外边的循环就是不断检测当前线程池的状态,一旦发现不处于Running状态了,就立刻返回false了,因为通过前边文章分析我们知道,当线程池调用了shutdown方法后,就不再接收新的任务了。
    再看内层的循环体,主要就是通过CAS操作去更新线程池数量,
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))如果更新成功,那么就会跳出外层循环,继续后边的逻辑。如果更新失败,需要再次检查当前线程池的状态,因为CAS操作是没有进行同步操作的,所以有可能此时线程池的状态已经变了,需要再次检测。发现状态发生变化,那么需要跳出内层循环直接进行下一次的外层循环,重新检查线程池状态。如果线程池的状态没有发生变化,则继续下一次的内层循环,重新尝试更新线程池数量直至更新成功。
线程池数量更新成功了,就进入下一个逻辑块,添加线程:

boolean workerStarted = false;
 boolean workerAdded = false;
 Worker w = null;
 try {
     w = new Worker(firstTask);
     final Thread t = w.thread;
     if (t != null) {
         final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
         mainLock.lock();
         try {
             // Recheck while holding lock.
             // Back out on ThreadFactory failure or if
             // shut down before lock acquired.
             int rs = runStateOf(ctl.get());

             if (rs < SHUTDOWN ||
                 (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                 if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                     throw new IllegalThreadStateException();
                 workers.add(w);
                 int s = workers.size();
                 if (s > largestPoolSize)
                     largestPoolSize = s;
                 workerAdded = true;
             }
         } finally {
             mainLock.unlock();
         }
         if (workerAdded) {
             t.start();
             workerStarted = true;
         }
     }
 } finally {
     if (! workerStarted)
         addWorkerFailed(w);
 }
 return workerStarted;
}

    第5行首先新建了一个worker,这个类内部封装了我们的runnable对象还有线程对象(随后会进行分析),第9行进行加锁,在线程池操作中,所有涉及到线程池状态变化的代码都需要进行同步操作,前一部分用的是CAS,这一部分用到了可重入锁。
    在判断线程池是处于running状态后,在20行workers.add(w),把工作线程添加到一个Set集合中,workers就是一个HashSet用于存放当前线程池中存活的线程。后边就很简单,记录了一下最大的线程数。
    关键看30行,t.start()启动了线程。这个t就是我们新建的worker中的线程。这样一下来我们在线程数小于corePoolSize的时候,发起的任务就直接通过新建线程开始运行了。
    为了了解发出的任务到底是怎么运行的,还得继续分析Worker这个类。

private final class Worker
    extends AbstractQueuedSynchronizer
    implements Runnable
{
    /** Thread this worker is running in.  Null if factory fails. */
    final Thread thread;
    /** Initial task to run.  Possibly null. */
    Runnable firstTask;
    /** Per-thread task counter */
    volatile long completedTasks;
    
    Worker(Runnable firstTask) {
        setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
        this.firstTask = firstTask;
        this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
    }

    public void run() {
        runWorker(this);
    }
    ...//省略了重写AbstractQueuedSynchronizer类中的方法
}

    这个worker还是继承了Runnable接口,内部有三个成员变量,注释中已经写得很明白都要什么作用。我们关注一下run方法,其实就调用了一个runWorker(this),把自己作为参数传递进去。那么继续跟进这个方法(请保持清醒,因为已经有好几层调用了。。):

final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
w.unlock(); // allow interrupts
boolean completedAbruptly = true;
try {
    while (task != null || (task = getTask()) != null) {
        w.lock();
        if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
             (Thread.interrupted() &&
              runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
            !wt.isInterrupted())
            wt.interrupt();
        try {
            beforeExecute(wt, task);
            Throwable thrown = null;
            try {
                task.run();
            } catch (RuntimeException x) {
                thrown = x; throw x;
            } catch (Error x) {
                thrown = x; throw x;
            } catch (Throwable x) {
                thrown = x; throw new Error(x);
            } finally {
                afterExecute(task, thrown);
            }
        } finally {
            task = null;
            w.completedTasks++;
            w.unlock();
        }
    }
    completedAbruptly = false;
} finally {
    processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}

    主体是一个while循环,判断当前task是否为空,不为空就直接运行此任务,关键代码在第19行task.run(),直接调用Runnable的run方法,那就是在当前线程运行它,那么问题来了,现在当前线程到底是哪个线程了?是不是有点乱了,赶紧来个流程图,我们观察一下函数调用:


方法调用过程

    第一二步都是在用户线程(调用execute方法时的那个线程),后边三步之后已经切换到新建的worker线程中去了,所以最终用户传递给execute的那个Runnable对象是在新的线程中运行的。
    ok!回到上边代码的while循环,或条件判断的第二个条件回去调用getTask方法。看名字都知道,肯定是去BlockingQueue(任务缓存队列)中去取下一个需要执行的任务了。

private Runnable getTask() {
    boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
    for (;;) {      
        int wc = workerCountOf(c);

        // Are workers subject to culling?
        boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;

        if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
            && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
            if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                return null;
            continue;
        }

        try {
            Runnable r = timed ?
                workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                workQueue.take();
            if (r != null)
                return r;
            timedOut = true;
        } catch (InterruptedException retry) {
            timedOut = false;
        }
    }
}

    第7行的boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize,主要是判断当前线程是否需要进行销毁,allowCoreThreadTimeOut 为真,就是说不管当前的线程数有没有超过corePoolSize,都需要根据keepAliveTime去判断线程的存活期。如果为假那么就看第二个语句,就是当前线程数大于corePoolSize就需要判断线程的存活期,如果不大于,那么就不需要判断存活期了。
    接下来主要关注一下16-25行的try代码块,需要判断线程的存活期那么r就为workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS)返回的值,也就是说尝试从缓存队列取任务,时间限制为keepAliveTime,如果在这段时间内取到了任务,就返回,如果没取到那么会抛出异常,那么就表明这个线程已经在keepAliveTime这个时间段里没有执行了,那么该线程就该被销毁了。
    time为false的话,就表明不需要判断线程的存活期,直接调用workQueue.take(),由于线程池采用的阻塞队列,那么该线程就会一直阻塞,直到从队列中取到新的任务,然后返回。
    到此我们的ThreadPoolExecutor的大致流程就分析完毕了,其中还有很多细节就没法完全覆盖到了,如果有理解不当的地方,欢迎大家指出,共同学习交流!

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