Java 线程池框架核心代码分析

多线程编程中，为每个任务分配一个线程是不现实的，线程创建的开销和资源消耗都是很高的。线程池应运而生，成为我们管理线程的利器。Java 通过Executor接口，提供了一种标准的方法将任务的提交过程和执行过程解耦开来，并用Runnable表示任务。

下面，我们来分析一下 Java 线程池框架的实现ThreadPoolExecutor。

下面的分析基于JDK1.7

生命周期

ThreadPoolExecutor中，使用CAPACITY的高3位来表示运行状态，分别是：

RUNNING：接收新任务，并且处理任务队列中的任务 
SHUTDOWN：不接收新任务，但是处理任务队列的任务 
STOP：不接收新任务，不出来任务队列，同时中断所有进行中的任务 
TIDYING：所有任务已经被终止，工作线程数量为 0，到达该状态会执行terminated() 
TERMINATED：terminated()执行完毕 

ThreadPoolExecutor中用原子类来表示状态位

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));

线程池模型

核心参数

corePoolSize：最小存活的工作线程数量（如果设置allowCoreThreadTimeOut，那么该值为 0） 
maximumPoolSize：最大的线程数量，受限于CAPACITY 
keepAliveTime：对应线程的存活时间，时间单位由TimeUnit指定 
workQueue：工作队列，存储待执行的任务 
RejectExecutionHandler：拒绝策略，线程池满后会触发 
线程池的最大容量：CAPACITY中的前三位用作标志位，也就是说工作线程的最大容量为(2^29)-1

四种模型

CachedThreadPool：一个可缓存的线程池，如果线程池的当前规模超过了处理需求时，那么将回收空闲的线程，当需求增加时，则可以添加新的线程，线程池的规模不存在任何的限制。 
FixedThreadPool：一个固定大小的线程池，提交一个任务时就创建一个线程，直到达到线程池的最大数量，这时线程池的大小将不再变化。 
SingleThreadPool：一个单线程的线程池，它只有一个工作线程来执行任务，可以确保按照任务在队列中的顺序来串行执行，如果这个线程异常结束将创建一个新的线程来执行任务。 
ScheduledThreadPool：一个固定大小的线程池，并且以延迟或者定时的方式来执行任务，类似于Timer。 
执行任务 execute

核心逻辑：

当前线程数量 a0969554f5b62cd1f4454dd910a47b33= corePoolSize，且任务加入工作队列成功 
检查线程池当前状态是否处于RUNNING 
如果否，则拒绝该任务 
如果是，判断当前线程数量是否为 0，如果为 0，就增加一个工作线程。 
开启普通线程执行任务addWorker(command, false)，开启失败就拒绝该任务 
从上面的分析可以总结出线程池运行的四个阶段：

poolSize a9aaedc3aefa4c8f6ce6d8b0e9068299 corePoolSize 
工作队列使用的是BlockingQueue，这里就不展开了，后面再写一篇详细的分析。

总结

ThreadPoolExecutor基于生产者-消费者模式，提交任务的操作相当于生产者，执行任务的线程相当于消费者。 
Executors提供了四种基于ThreadPoolExecutor构造线程池模型的方法，除此之外，我们还可以直接继承ThreadPoolExecutor，重写beforeExecute和afterExecute方法来定制线程池任务执行过程。 
使用有界队列还是无界队列需要根据具体情况考虑，工作队列的大小和线程的数量也是需要好好考虑的。 
拒绝策略推荐使用CallerRunsPolicy，该策略不会抛弃任务，也不会抛出异常，而是将任务回退到调用者线程中执行。