Java线程池之newCachedThreadPool源码实现原理

Java通过Executos,提供线程池分为以下几种:

newCachedThreadPool、newFixedThreadPool、newScheduledThreadPool、newSingleThreadExecutor、newSingleScheduledThreadExecutor

在介绍以上线程池之前,需要先了解线程池实现类ThreadPoolExecutor,可查看我另一篇文章《Java线程池实现类ThreadPoolExecutor源码分析》,以上线程池的实现均基于ThreadPoolExecutor类。

newCachedThreadPool

定义: 是一个可根据需要创建新线程的线程池,如果现有线程没有可用的,则创建一个新线程并添加到池中,如果有被使用完但是还没销毁的线程,就复用该线程。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。因此,长时间保持空闲的线程池不会使用任何资源(因为会被线程池移除)。

该线程池适用于处理短时间任务。

newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池,用于处理大量短时间工作任务的线程池 。其实现源码为:

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {

 return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>());

 } 

从其实现源码可看出:

1)核心线程数为0;

2)最大线程数为Interger.MAX_VALUE,即0x7fffffff(2147483647)

3)线程空闲时长为60秒,如果空闲超过60秒,则线程将被终止,并移出缓存。

该线程池,使用J.U.C的 SynchronousQueue阻塞队列,该队列具有以下几个特性:

1)SynchronousQueue没有容量。与其他BlockingQueue不同,SynchronousQueue是一个不存储元素的BlockingQueue每一个put操作必须要等待一个take操作,否则不能继续添加元素,反之亦然

2)因为没有容量,所以对应 peek, contains, clear, isEmpty ... 等方法其实是无效的。例如clear是不执行任何操作的,contains始终返回false,peek始终返回null。

3)SynchronousQueue分为公平(new TransferQueue )和非公平( new TransferStack ),默认情况下采用非公平性访问策略,可以通过构造函数来设置为公平性访问策略(为true即可)。

4)若使用 TransferQueue(公平队列), 则队列中永远会存在一个 dummy node。 在构造时创建

SynchronousQueue的构造函数

1)public SynchronousQueue() { this(false); }

2)public SynchronousQueue(boolean fair) {

// 通过 fair 值来决定公平性和非公平性 // 公平性使用TransferQueue,非公平性采用 TransferStack 

transferer = fair ? new TransferQueue() : new TransferStack();

其中,TransferQueue 、 TransferStack 继承 SynchronousQueue 内部类 Transferer ,该类提供了一个transfer()方法,该方法主要用来完成转移数据。内部类Transferer的实现:

abstract static class Transferer { abstract E transfer(E e, boolean timed, long nanos); } 

如果e != null,相当于将一个数据交给消费者,如果e == null,则相当于从一个生产者接收一个消费者交出的数据

SynchronousQueue take跟put 必须是配对的, 否则线程将被挂起 。

公平队列: put线程入队时, 会依次挂起. 当执行take线程时,挂起的put线程按FIFO原则,谁先挂起,谁先唤醒.

非公平队列: put线程入队时, 会依次挂起. 当执行take线程时, 随机唤醒挂起的put线程. 

Transfer类的transfer方法执行流程大致为:

1: transferer调用transfer方法实现SynchronousQueue 公平队列的take跟put操作 

2:为区分take与put操作, 设计控制变量 isData区分 true:put操作(生产数据), fasle:take操作 (接收数据)

3:如果队列为null或者isData一致(为true), 队列尝试将节点添加到等待队列中, 直到被其他线程匹配, 超时 或者取消. 

4:如果队列不为null, 队列尝试配对, 一旦配对成功, 按顺序(如果采用非公平策略,则随机唤醒)唤醒挂起的线程, 调用clean方法清除配对节点.    

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