简单看看ThreadPoolExecutor原理

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简单看看ThreadPoolExecutor原理

线程池的作用就不多说了，其实就是解决两类问题：一是当执行大量的异步任务时线程池能够提供较好的性能，在不使用线程池时，每当需要执行异步任务是需要直接new一个线程去执行，而线程的创建和销毁是需要花销的，而线程池中的线程是可复用的，不需要每次执行异步任务时都去创建和销毁线程；二是线程池提供了一种资源限制和管理的手段，比如可以限制线程的个数、动态新增线程等；

一.Executors工具类

　　我们创建一个线程池最好直接用这个工具类去创建，常用的线程池有几种，一种是用newFixedThreadPool方法创建固定大小的线程池，一种是newSingleThreadExecutor方法创建单线程的线程池，一种是newCachedThreadPool方法创建线程最多个数为Integer.MAX_VALUE的线程池，还有一些其他的线程池；

　　看一下Executors工具类中一些重要的方法，先是newFixedThreadPool方法，只看这个，我们可以实际的线程池类型是ThreadPoolExecutor，而且内部是以LinkedBlockingQueue这个并发队列实现的，前面说过，这是一个有界阻塞队列，底层是一个单向链表，入队和出队是用独占锁实现的一个生产者消费者模式，比较容易；

　　newSingleThreadExecutor方法，其实可以看到就是用上面的这种线程池实现的，只不过限制了线程池中线程必须只能是一个；

　　newCachedThreadPool方法，这种线程池也是以最上面的那种形式实现的，只不过限制了最大的数量是Integer.MAX_VALUE

　　由上面可知，三种其实都是以ThreadPoolExecutor实现的，所以我们了解这个类的实现机制就行了；

二.简单看看ThreadPoolExecutor结构

　　先看看其中的属性，比较多：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
    //这个原子变量用于记录线程池的状态和其中线程的数量，
    //就类似读写锁里面一个int变量,高16位表示读锁的获取次数，低16位表示某一个线程获取写锁的可重入次数
    //在线程池这里，高3位表示线程池状态，后面的29位表示线程池线程数量，默认线程池状态是RUNNING，线程数量为0
    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
    //这里叫做线程个数掩码位数，举个例子，线程状态为STOP时，即1<<(32-3),也就是1<<29，用二进制表示00100000 00000000 00000000 00000000
    //可以知道在原子变量中高3位是001
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
    //线程池中线程的最大容量，其实就是00011111 11111111 11111111 11111111
    private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;
    //高三位都是1，其他的29位都是0
    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
    //都是0
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
    //高三位是001，其他的29位都是0
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
    //高三位是010，其他的29位都是0
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
    //高三位是011，其他的29位都是0
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;
    //这里用位运算，取高三位，表示运行状态CAPACITY为：00011111 11111111 11111111 11111111
    private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }
    //取低29位，表示线程个数
    private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }
    //这个方法用于计算原子变量ctl的值
    private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

    //判断线程池状态是否是RUNNING，直接判断高三位是不是小于0就行了
    private static boolean isRunning(int c) {
        return c < SHUTDOWN;
    }

    //CAS使得低29位加一，表示线程池中线程数量加一
    private boolean compareAndIncrementWorkerCount(int expect) {
        return ctl.compareAndSet(expect, expect + 1);
    }

    //线程池中线程数量减一
    private boolean compareAndDecrementWorkerCount(int expect) {
        return ctl.compareAndSet(expect, expect - 1);
    }

    //底层实现就是这个有界阻塞队列，前面已经说过这个队列的原理了，这个队列汇中存放的是实现了Runnable接口的任务
    private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;
    //独占锁用于控制添加Worker到集合workers中
    private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();
    //用于存放worker，这里封装着线程和任务
    private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();
    //条件变量
    private final Condition termination = mainLock.newCondition();
    //

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