J.U.C ThreadPoolExecutor源码分析

参数概述

ExecutorService使用线程池中的线程执行每个提交的任务，从它的构造函数可以看到，创建一个线程池可以指定它的核心线程数量，最大线程数量，线程存活时间，阻塞队列，线程工厂和拒绝策略。

默认情况创建时线程池中线程数量为0，当向线程池提交一个任务，如果线程池中线程数量少于corePoolSize，那么线程池会用threadFactory创建一个新线程来处理该请求。如果线程数量已经达到corePoolSize，线程池会将任务放入workQueue中等待处理。当workQueue已满且此时线程池又接受到一个新的任务，如果corePoolSize<maximumPoolSize，线程池会创建额外的线程执行任务，该线程在线程池中存活时间由keepAliveTime决定。当线程数量等于maximumPoolSize时，再出现新的任务，线程池使用拒绝策略。

BlockingQueue

BlockingQueue用于存放等待执行的任务，主要有三种队列策略：

1.Direct handoffs 直接握手队列

使用容量为0的SynchronousQueue，它直接将任务交给线程而不会保留。这里，如果没有线程立即可用来运行它，那么排队任务的尝试将失败，因此将构建新的线程。

2.Unbounded queues 无界队列

当所有corePoolSize线程繁忙时，使用无界队列（没有预定义容量的LinkedBlockingQueue）将导致新任务在队列中等待，从而导致maximumPoolSize的值没有任何作用。

3.Bounded queues 有界队列

一个有界的队列（一个ArrayBlockingQueue）和有限的maximumPoolSizes配置有助于防止资源耗尽。让队列大小和maximumPoolSizes需要相互权衡。

Rejected tasks

当线程池关闭或任务队列已满且线程数量等于maximumPoolSizes时，线程池会执行拒绝策略拒绝新添加的任务，拒绝策略可以自定义，J.U.C预定义了四种处理策略：

AbortPolicy：默认测策略，抛出RejectedExecutionException运行时异常；

CallerRunsPolicy：这提供了一个简单的反馈控制机制，可以减慢提交新任务的速度；

DiscardPolicy：直接丢弃新提交的任务；

DiscardOldestPolicy：如果执行器没有关闭，队列头的任务将会被丢弃，然后执行器重新尝试执行任务（如果失败，则重复这一过程）；

Executors中预置的线程池

FixedThreadPool

FixedThreadPool是一个固定大小的线程池，corePoolSize与maximumPoolSize相等，即其线程全为核心线程，由于keepAliveTime默认对核心线程无效该参数设置为0，workQueue 是一个LinkedBlockingQueue实现的无界阻塞队列。FixedThreadPool线程池的线程数量增加到corePoolSize后就会固定，提交的任务要么被线程执行，要么在BlockingQueue中等待。

CachedThreadPool

corePoolSize = 0，maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE，即不限制线程池中的线程数，但没有核心线程，线程空闲60s后自动结束。workQueue 为 SynchronousQueue 同步队列，因此不会有任务在队列中等待，提交的任务直接交给线程执行。线程池中的线程数量会有很大的波动。

SingleThreadExecutor

SingleThreadExecutor可以看做线程数为1的FixedThreadPool。区别在于FixedThreadPool创建后可以动态修改核心线程数，而SingleThreadExecutor创建后无法被修改。

源码分析

成员变量

ThreadPoolExecutor的成员变量很多，但很多变量都是用于设置参数，真正作为数据结构使用的变量并不多。

ctl

线程池使用一个AtomicInteger的ctl变量将 workerCount（工作线程数量）和 runState（运行状态）两个字段压缩在一起（类似ReentrantReadWriteLock的state变量，高低16位分别存储读锁数量和写锁数量），ctl前3位表示runState，剩下位表示workerCount，线程池每创建一个线程执行新的任务，或每一个线程消亡，都会CAS修改workerCount的值。

runState有五种状态，可以通过线程池的shutdown和shutdownNow方法改变线程池状态。