Java 线程池中的线程复用是如何实现的

如何在Java线程池中实现线程复用，针对这个问题，本文详细介绍了相应的分析和解决方案，希望能帮助更多想要解决这个问题的小伙伴找到更简单更容易的方法。

前几天，技术组的一位群友问了一个关于线程池的问题，如图：

关于线程池的知识，请先阅读本文：为什么阿里巴巴Java开发手册中强制要求线程池不允许由Executors创建？

那么，我们来和你讨论一下这个问题。在线程池中，线程将从工作队列中读取任务来执行。最小的执行单元是Worker，它实现可运行接口并重写运行方法。这个Run方法是让每个线程执行一个循环。在这个循环代码中，判断是否有要执行的任务，如果有，直接执行这个任务，这样线程数就不会增加。

以下是线程池创建线程的总体流程图：

首先会判断线程池的状态，也就是是否在运行，如果线程没有运行就会被拒绝。接下来，将判断线程数是否小于核心线程数。如果它小于核心线程数，将创建新的工作线程并执行任务。随着任务的增加，线程的数量会逐渐增加到核心线程的数量。如果此时有任务提交，则判断阻塞队列的工作队列是否已满。如果不是，任务将被放入阻塞队列，等待工作线程被获取和执行。如果提交的任务太多，阻塞队列将达到上限。将判断线程数是否小于最大线程数maximumPoolSize。如果小于最大线程数，线程池将添加工作线程并执行任务。如果仍有大量任务提交，线程数将等于最大线程数。如果此时仍有任务提交，它们将被拒绝。

现在我们已经对这个过程有了一个大致的了解，让我们去看看源代码是如何实现的！

线程池的任务提交从提交方法来看，提交方法是由抽象类AbstractExecutorService定义的，它主要做两件事：

将可运行和可调用转换为未来任务。使用execute方法执行FutureTaskexecute方法，这是ThreadPoolExecutor中的一个方法。源代码如下：

公共void execute(Runnable命令){ 0

//如果任务为空，会抛出NPE，空任务无法执行。

if(command==null){ 0

引发新的NullPointRexception()；

}

int c=CTL . get()；

//如果工作线程数小于核心线程数，新建一个线程，将当前任务命令作为该线程的第一个任务。

if(WorkerCountof(c)CorePoolSize){ 0

if (addWorker(命令，true)){ 0

       return;
       }
       c = ctl.get();
   }
   /**
       * 至此，有以下两种情况：
       * 1.当前工作线程数大于等于核心线程数
       * 2.新建线程失败
       * 此时会尝试将任务添加到阻塞队列 workQueue
       */
   // 若线程池处于 RUNNING 状态，将任务添加到阻塞队列 workQueue 中
   if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
       // 再次检查线程池标记
       int recheck = ctl.get();
       // 如果线程池已不处于 RUNNING 状态，那么移除已入队的任务，并且执行拒绝策略
       if (!isRunning(recheck) && remove(command)) {
           // 任务添加到阻塞队列失败，执行拒绝策略
           reject(command);
       }
       // 如果线程池还是 RUNNING 的，并且线程数为 0，那么开启新的线程
       else if (workerCountOf(recheck) == 0) {
           addWorker(null, false);
       }
   }
   /**
       * 至此，有以下两种情况：
       * 1.线程池处于非运行状态，线程池不再接受新的线程
       * 2.线程处于运行状态，但是阻塞队列已满，无法加入到阻塞队列
       * 此时会尝试以最大线程数为界创建新的工作线程
       */
   else if (!addWorker(command, false)) {
       // 任务进入线程池失败，执行拒绝策略
       reject(command);
   }
}

 

可以看到 execute 方法中的的核心方法为 addWorker，再去看 addWorker 方法之前，先看下 Worker 的初始化方法：

Worker(Runnable firstTask) {
    // 每个任务的锁状态初始化为-1，这样工作线程在运行之前禁止中断
    setState(-1);
    this.firstTask = firstTask;
    // 把 Worker 作为 thread 运行的任务
    this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}

在 Worker 初始化时把当前 Worker 作为线程的构造器入参，接下来从 addWorker 方法中可以找到如下代码：

final Thread t = w.thread;
// 如果成功添加了 Worker，就可以启动 Worker 了
if (workerAdded) {
    t.start();
    workerStarted = true;
}

这块代码是添加 worker 成功，调用 start 方法启动线程，Thread t = w.thread; 此时的 w 是 Worker 的引用，那么t.start();实际上执行的就是 Worker 的 run 方法。

Worker 的 run 方法中调用了 runWorker 方法，简化后的 runWorker 源码如下：

final void runWorker(Worker w) {
    Runnable task = w.firstTask;
    while (task != null || (task = getTask()) != null) {
        try {
            task.run();
        } finally {
            task = null;
        }
    }
}

这个 while 循环有个 getTask 方法，getTask 的主要作用是阻塞从队列中拿任务出来，如果队列中有任务，那么就可以拿出来执行，如果队列中没有任务，这个线程会一直阻塞到有任务为止（或者超时阻塞），其中 getTask 方法的时序图如下：

 

其中线程复用的关键是 1.6 和 1.7 部分，这部分源码如下：

Runnable r = timed ? workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) : workQueue.take();

使用队列的 poll 或 take 方法从队列中拿数据，根据队列的特性，队列中有任务可以返回，队列中无任务会阻塞。

线程池的线程复用就是通过取 Worker 的 firstTask 或者通过 getTask 方法从 workQueue 中不停地取任务，并直接调用 Runnable 的 run 方法来执行任务，这样就保证了每个线程都始终在一个循环中，反复获取任务，然后执行任务，从而实现了线程的复用。

主要从源码的角度解析了 Java 线程池中的线程复用是如何实现的。

关于Java 线程池中的线程复用是如何实现的问题的解答就分享到这里了，希望