线程基础（三）线程池

线程基础（三）线程池 1. 线程池是什么

线程池（Thread Pool）是一种基于池化思想管理线程的工具，经常出现在多线程服务器中，如MySQL。

线程过多会带来额外的开销，其中包括创建销毁线程的开销、调度线程的开销等等，同时也降低了计算机的整体性能。线程池维护多个线程，等待监督管理者分配可并发执行的任务。这种做法，一方面避免了处理任务时创建销毁线程开销的代价，另一方面避免了线程数量膨胀导致的过分调度问题，保证了对内核的充分利用。

2. 线程池创建（ThreadPoolExecutor）

继承体系

执行流程图

3.源码分析

3.1.生命周期

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

ctl是一个原子整数，封装了两个概念字段runState和workerCount
runState：表示运行状态，使用高三位来表示
workerCount:表示有效线程数，使用低29位表示(约5亿)
其中runstate取值如下:

    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;

RUNNING：接受新任务并处理排队任务
SHUTDOWN：不接受新任务，但处理排队任务
STOP：不接受新任务，不处理排队任务，并中断正在进行的任务
TIDYING：所有任务都已终止，workerCount 为零，转换到状态 TIDYING 的线程将运行 terminate() 钩子方法 
TERMINATED： terminate() 已完成这些值之间的数字顺序很重要，以允许有序比较. runState 随时间单调增加，但不需要命中每个状态。 

状态流转

3.2.任务执行机制

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

状态流转

3.2.1.缓存队列

3.2.2.任务获取
执行任务包括两部分，
一是addWorker时直接调用调用t.start启动
二是addWorker启动的线程通过自旋获得对应的任务并执行

private Runnable getTask() {
        boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?

        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);

            // Check if queue empty only if necessary.
            if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
                decrementWorkerCount();
                return null;
            }

            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;
            }
        }
    }

流程图

3.2.3.拒绝任务

参考：https://tech.meituan.com/2020/04/02/java-pooling-pratice-in-meituan.html