深入解析Java线程池源码：核心原理与实现细节
在Java中，线程池是一种重要的并发工具，它能够提高应用程序的性能和响应速度。线程池通过复用一定数量的线程来执行任务，避免了频繁创建和销毁线程的开销。本文将深入解析Java线程池的源码，探讨其核心原理和实现细节。
一、线程池概述
Java线程池主要包括三种类型：固定大小的线程池、可缓存的线程池和单线程的线程池。它们分别对应ThreadPoolExecutor类的构造函数：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)：创建一个固定大小的线程池。public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory)：创建一个固定大小的线程池，并指定线程工厂。public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler)：创建一个固定大小的线程池，并指定拒绝策略。
二、线程池核心原理
1.核心参数
corePoolSize：线程池的基本大小，即线程池中的核心线程数。maximumPoolSize：线程池的最大大小，即线程池中允许的最大线程数。keepAliveTime：当线程数大于核心线程数时，这多余空闲线程的存活时间。unit：keepAliveTime的时间单位。workQueue：任务队列，用于存放等待执行的任务。threadFactory：线程工厂，用于创建线程。handler：拒绝策略，当任务太多无法处理时，如何拒绝新任务。
2.线程池状态
线程池有五种状态：RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING和TERMINATED。
- RUNNING：接受新任务，但不接受新任务执行。
- SHUTDOWN：不接受新任务，但已经提交的任务会继续执行。
- STOP：不接受新任务，不执行已提交的任务，并尝试停止所有正在执行的任务。
- TIDYING：所有任务已终止，等待锁释放。
- TERMINATED：线程池已终止。
3.任务执行流程
当向线程池提交一个任务时，会按照以下流程执行：
（1）首先判断当前线程数是否小于核心线程数corePoolSize，如果是，则创建一个新的线程来执行任务。
（2）如果当前线程数大于等于核心线程数，则将任务放入任务队列workQueue。
（3）如果任务队列已满，且当前线程数小于最大线程数maximumPoolSize，则创建一个新的线程来执行任务。
（4）如果当前线程数等于最大线程数，则根据拒绝策略handler来处理任务。
三、线程池源码解析
1.构造函数
java
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(), defaultRejectedExecutionHandler);
}
2.提交任务
java
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
// 核心线程数小于当前线程数，则创建新线程
if (threadPoolExecutor.getPoolSize() < corePoolSize) {
try {
threadPoolExecutor.addWorker(command);
return;
} catch (RuntimeException ex) {
reject(command);
throw ex;
}
}
// 将任务放入任务队列
if (workQueue.offer(command)) {
return;
}
// 核心线程数等于当前线程数，且任务队列已满，则创建新线程
if (threadPoolExecutor.getPoolSize() < maximumPoolSize) {
try {
threadPoolExecutor.addWorker(command);
return;
} catch (RuntimeException ex) {
reject(command);
throw ex;
}
}
// 根据拒绝策略处理任务
reject(command);
}
3.添加工作线程
java
private void addWorker(Runnable firstTask) {
boolean threadStarted = false;
// 创建新线程
Worker w = new Worker(firstTask);
Thread t = w.thread;
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// 核心线程数小于当前线程数，则添加新线程
if (threadPoolExecutor.getPoolSize() < corePoolSize) {
if (addWorkerC$core(t, firstTask))
threadStarted = true;
}
// 核心线程数等于当前线程数，且任务队列已满，则添加新线程
else if (!threadPoolExecutor.isShutdown() && addWorkerC$core(t, firstTask))
threadStarted = true;
} finally {
mainLock.unlock();
}
if (!threadStarted)
reject(command);
}
4.拒绝任务
java
private void reject(Runnable command) {
throw new RejectedExecutionException(command.toString());
}
四、总结
本文深入解析了Java线程池的源码，包括其核心原理、任务执行流程和关键代码。通过分析源码，我们可以更好地理解线程池的工作机制，为实际开发中的应用提供参考。在实际开发中，合理地使用线程池可以提高应用程序的性能和响应速度。