从源码角度来分析线程池-ThreadPoolExecutor实现原理
- 降低了资源的消耗:通过池化技术,重复利用已创建好的线程。
- 增加了响应的速度:若有空闲线程时,直接执行任务,无需等待创建新的线程。
- 增加了系统的稳定性和可管理性:对系统而言,过多的线程会导致资源调度失衡,降低了系统的稳定性。线程池进行统一的管理(调优,监控和分配等),减少碎片化信息。
I. 线程池的类关系图

- Executor接口只有一个execute()方法,将任务的提交和运行进行解耦。
- ExecutorService接口在Executor的基础上,增加了生命周期的控制(线程池状态转换)和submit()方法生成Future结果。
- AbstractExecutorService是一个抽象类,实现了ExecutorService接口中的submit()方法,并实现了任务的执行流程。
- ThreadPoolExecutor主要实现两个功能:线程池生命周期管理,任务的执行execute()方法。
II. 生命周期管理
- workerCount: 表示线程池中有效的线程数量
- runState: 表示线程池当前的运行状态
ctl信息

COUNT_BITS=29(十进制)
CAPACITY=0000 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111(二进制)
信息获取:
int c = ctl.get();
workerCount = workerCountOf(c); //ctl的低28位表示线程数量
runState = runStateOf(c); //ctl的高四位表示状态
运行状态


- RUNNING: 可以接受新的任务请求,也可处理阻塞队列中的任务
- SHUTDOWN: 不接受新的任务请求,但会处理阻塞队列中的任务
- STOP: 不接受新的任务请求,阻塞队列也会直接清空,正在处理的任务也会被直接中断
- TIDYING: 所有的任务都已经终止,线程池中不存在有效线程
- TERMINATED: 线程池终止









III. 运行机制

- 任务请求
- 任务分配
- 添加worker
- 运行worker
- 任务拒绝
任务请求
- void execute(Runnable command):不需要获取任务结果。
- <T> Future<T> submit(Callable<T> task):需要获取任务结果。
任务分配

- 线程池线程数<核心线程数:创建一条新的线程,并在该线程上直接执行任务;
- 线程池线程数>=核心线程数 && 阻塞队列未满: 将任务推入阻塞队列中,并创建一条新的线程(若此时线程池存在有效线程则不创建),该线程获取阻塞队列头部的任务并执行;
- 线程池线程数>=核心线程数 && 阻塞队列已满 && 线程池线程数<最大线程数:创建一条新的线程,并在该线程直接执行任务;
- 线程池线程数>最大线程数 && 阻塞队列已满:任务拒绝。

添加worker

- firstTask:新创建线程执行的第一个任务,这里特指新提交的任务
- core:ture表示核心线程数,false表示最大线程数

运行worker



任务拒绝





获取任务结果







IV.实际案例
submit(Callable task)
public class MultiThreadPool {
private static List<String> hello = Arrays.asList("h", "e", "l", "l", "o"); private static String task(String args) {
System.out.println(String.format("submit - thread name: %s, args: %s", Thread.currentThread().getName(), args));
return args;
} private static void submitTask() throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException { List<Future> futures = new ArrayList<>(); final ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(4, 6, 10L, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>(), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
try {
for (String str : hello) {
Thread.sleep(1);
Future f = executor.submit(() -> task(str));
futures.add(f);
}
for (Future f: futures) {
String result = (String) f.get(60, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println(String.format("submit - thread name: %s, result: %s", Thread.currentThread().getName(), result));
}
} finally {
executor.shutdown();
}
} public static void main(String[] args) throws Exception {
submitTask();
}
}
输出结果:
submit - thread name: pool-1-thread-3, args: l
submit - thread name: pool-1-thread-1, args: h
submit - thread name: pool-1-thread-4, args: l
submit - thread name: pool-1-thread-2, args: e
submit - thread name: pool-1-thread-3, args: o
submit - thread name: main, result: h
submit - thread name: main, result: e
submit - thread name: main, result: l
submit - thread name: main, result: l
submit - thread name: main, result: o
execute(Runnable task)
public class MultiThreadPool {
private static List<String> hello = Arrays.asList("h", "e", "l", "l", "o"); private static class Task implements Runnable {
private String arg; Task(String arg) {
this.arg = arg;
} public void run() {
System.out.println(String.format("execute - thread name: %s, args: %s", Thread.currentThread().getName(), arg));
}
} private static void executeTask() throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
Map<String, Future> futureMap = new HashMap<>(); final ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(4, 6, 10L, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>(), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
try {
for (String str : hello) {
Thread.sleep(1);
executor.execute(new Task(str));
}
} finally {
executor.shutdown();
}
} public static void main(String[] args) throws Exception {
executeTask();
}
}
输出结果:
execute - thread name: pool-1-thread-3, args: l
execute - thread name: pool-1-thread-1, args: h
execute - thread name: pool-1-thread-4, args: l
execute - thread name: pool-1-thread-2, args: e
execute - thread name: pool-1-thread-3, args: o
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