Java线程池ThreadPoolExecutor深度解析

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“ThreadPoolExecutor是Java并发编程中非常重要的一个组件,它用于管理并行执行的任务。这份PDF文档详细解析了ThreadPoolExecutor的源码,涵盖了线程池的状态转换、核心数据结构以及工作流程。” ThreadPoolExecutor是Java并发包`java.util.concurrent`中的核心类,用于管理和控制线程的执行。其主要功能包括创建线程、任务调度和线程的生命周期管理。通过ThreadPoolExecutor,开发者可以定制线程池的行为,以满足不同场景下的需求。 线程池的核心状态包括以下五种: 1. **RUNNING** (111) - 表示线程池处于运行状态,能够接受新任务,并处理队列中的任务。 2. **SHUTDOWN** (000) - 待关闭状态,不再接受新任务,但会继续处理队列中的任务。 3. **STOP** (001) - 停止状态,既不接受新任务,也不处理队列中的任务,并尝试结束正在执行的任务。当工作线程数为0时,线程池将进入TIDYING状态。 4. **TIDYING** (010) - 整理状态,所有任务都已完成,且没有工作线程,执行`terminated`方法后进入TERMINATED状态。 5. **TERMINATED** (011) - 终止状态,线程池完全停止,所有资源已释放。 线程池的关键数据结构: 1. **BlockingQueue<Runnable> workQueue** - 任务队列,存储待执行的任务,线程池根据需要从中取出任务分配给工作线程。 2. **ReentrantLock mainLock** - 主锁,用于在更新内部数据(如线程数量、运行状态、工作线程的增加或减少)时进行同步。 3. **Condition termination** - 用于支持`awaitTermination`方法的等待条件。 4. **Worker 类** - Worker继承自`AbstractQueuedSynchronizer`并实现`Runnable`接口,是线程池的工作线程,它封装了实际的任务执行逻辑。 5. **HashSet<Worker> workers** - 存储所有Worker对象的集合,Worker对象的增删只能在持有mainLock时进行。 线程池的工作流程大致如下: 1. 当提交一个新任务到线程池时,ThreadPoolExecutor首先检查当前线程池状态是否允许接受任务。 2. 如果线程池处于RUNNING状态,任务会被添加到workQueue中,或者如果当前工作线程数量未达到核心线程数,会创建新的工作线程来执行任务。 3. 当线程池状态转变为SHUTDOWN,新任务将被拒绝,但会继续处理队列中的任务。 4. 在STOP状态下,线程池不再处理任何任务,包括队列中的任务,且尝试结束工作线程。 5. 当所有任务完成,且工作线程数为0时,线程池进入TIDYING状态,调用`terminated`方法,然后进入TERMINATED状态。 线程池的实现涉及到并发控制、任务调度和资源管理等多个方面,深入理解ThreadPoolExecutor的源码对于优化并发程序性能、控制并发规模以及避免线程安全问题具有重要意义。在实际开发中,可以根据任务特性选择合适的线程池配置,如线程池的大小、任务队列类型、拒绝策略等,以提高系统的并发性能和稳定性。