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一文讀懂執行緒池的工作原理(故事白話文)

前言

本文以程式設計師做需求的例子,比喻執行緒池的工作過程。以故事白話的方式展開,跟大家闡述執行緒池工作原理,以方便大家更好理解執行緒池,謝謝閱讀哈~

  • 什麼是執行緒池?
  • 什麼是核心執行緒?
  • 什麼是阻塞佇列?
  • 什麼是空閒時間?
  • 什麼是飽和策略?
  • 什麼是飽和策略?
  • 執行緒池工作原理流程圖&原始碼概覽

github地址,感謝每一顆Star

https://github.com/whx123/JavaHome

公眾號:「撿田螺的小男孩」

什麼是執行緒池?

「小田螺」 勤勤懇懇,任勞任怨,夜以繼日地工作,終於有一天,他晉升為公司的主管,負責公司日常業務。

有一天,老闆找到了小田螺,“我們公司員工越來越多了,我想搞個「員工管理系統」,你那邊安排一下哈,要在一個月後完成。” 小田螺拍拍胸口沒問題!

因為當前公司還沒有程式設計師,所以小田螺快馬加鞭開啟「豬八戒網」,提交員工管理系統需求,等待不久,「開發者(名字,執行緒A)」 接單,談好合同,開始開發,系統交付...一系列流程並且一個月過後,一個五臟俱全的員工管理系統終於完成了...老闆對此大加讚賞~

過了不久,老闆再次發話,“公司越來越多人遲到了,我們再搞個「考勤系統」吧!"小田螺接到任務,馬上又開始上豬八戒網,提需求找人開發,這次來了「執行緒B接單」......

逝者如斯,月底了,老闆又提出開發個薪酬系統需求...小田螺聽了頭皮發麻,one day day的,重複去網上找人開發!“為了節省成本,不如我們僱傭幾個程式設計師(執行緒a,b,c),成立自己的IT技術部門吧!我們就管IT部門叫「執行緒池」吧!”老闆聽了,一拍即合!!!

執行緒池就是管理執行緒的池子,當有任務要處理時,不用頻繁建立新執行緒,而是從池子拿個執行緒出來處理。當任務執行完,執行緒並不會被銷燬,而是在等待下一個任務。

什麼是核心執行緒?

「執行緒池」IT部門成立後,僱傭了幾個與公司有正式合同關係的員工a,b,c,「小田螺」管他們幾個正式員工做「核心執行緒」。當老闆提一個需求過來,小田螺就把需求分配給「手上沒活幹」的執行緒處理...

什麼是阻塞佇列?

一天早上,老闆睡眼惺忪。來到公司後,一口氣提了「四個需求」,a,b,c 按順領完任務後,發現還剩餘一個需求任務。這個怎麼安排呢?難道又去「豬八戒兼職網」找人嘛?成立了「執行緒池IT部門」,還去找人(執行緒幹活),會被人笑落大牙的!

聰明的小田螺想到一個好辦法,我們可以搞個DPMS需求池,把還沒分配的需求,放進待完成的DPMS需求池裡面吧,等到a,b,c誰先幹完活,再把這個任務領走。這個DPMS需求池,我們給它取名「阻塞佇列」,英文名叫「WorkQueue」吧!

什麼是非核心執行緒?

又在一個晴空萬里的午後,老闆喝了一杯咖啡,閒來沒事,就跑去「阻塞佇列」(DPMS需求池)看看,一看就傻帽了!!需求池堆積了幾十個需求,排期都是滿滿的了。老闆馬上叫「小田螺進來辦公室」,以商量如何處理這些需求任務。

“要不,我們僱傭多幾個員工(搞多幾個「核心執行緒」)?” “不行不行,公司財務「開銷」有點大!”

“要不然,我們要求業務提少點任務需求?(「請求少點」)” “你是不是傻,請求少點,不是自斷財路嘛?你回家想想辦法先吧!!”老闆放大了他的嗓門~

小田螺回家閉目讓神,每天早早就睡覺,兩耳不聞窗外事...終於有一天,在一個夢香裡,他想到了一個好辦法。

“老闆,我們可以去別的公司(「外包公司」)僱傭幾個員工(假設名字為d,e,f,g)一段時間,讓它們來做「DPMS需求池(阻塞佇列)」 裡面的需求。等到做完需求,再派他們回去就好啦。” 老闆一聽就樂了,這個方案好,心裡美滋滋:「需求的活有人幹了,公司財務又省錢,兩全其美呀」~ 這幾個派遣來的外包員工(d,e,f,g),我們就把它叫做「非核心執行緒」吧。

什麼是空閒時間?

自從來了d,e,f,g外包員工(「非核心執行緒」),老闆長舒一口氣,這麼多活,終於有人幹了。

但是呢,又有一天,到了7點所謂的下班時間,老闆走出辦公室,發現「執行緒池」IT部門的員工,都走得七七八八了。心裡一怒:「這幫粉腸,怎麼一到下班時間就跑,工作這麼不飽和了」?他隨手點進DPMS需求池,才發現,原來需求都被做完了。。。還有一堆外包同事(非核心執行緒)要發工資呢,這波虧大了~

第二天,小田螺被「祕密」叫進了老闆辦公室,既然DPMS需求池都已經沒需求了。我們準備派外包同事(非核心執行緒)回去吧?但是呢一般,需求一沒有,就馬上讓他們回去(「執行緒回收」),如果需求一下子又來,就有點hold不住了...

“要不醬紫,我們等需求池空的時候,隔個15天還是10天,再讓外包同事(「非核心執行緒」)回去吧?” 這個定義的15天或者10天,就是「執行緒空閒存活時間」啦

什麼是飽和策略?

在臨近雙11的時候,不僅老闆提了良多需求,新來的運營小姐姐們,也提了好多好多的需求。新需求如源頭活水,滾滾的來~

首先呢,「執行緒池」IT部門a,b,c三個正式員工(核心執行緒)都忙於處理需求(「請求」),接著,DPMS需求池(「阻塞佇列」)也被擠滿了,最後呢,連d,e,f,g外包同事(「非核心執行緒」)也忙得不可開交。

這時候,需求還是做不完,怎麼辦呢?雙11趕著上線呢?小田螺愁眉苦臉,從「潮起愁到潮落」...

沒辦法了,只能動用「飽和策略」啦。比如「丟棄需求任務」?「拋異常,告訴老闆別加需求了」?「丟棄需求池最老的需求任務」?還是「交給提需求的人自己處理」?

最後老闆決定,「拒絕再提新的需求」,於是「執行緒池」IT部門還是正常執行~

線城池的飽和策略事件,主要有四種類型

  • AbortPolicy(丟擲一個異常,預設的)
  • DiscardPolicy(新提交的任務直接被拋棄)
  • DiscardOldestPolicy(丟棄佇列裡最老的任務,將當前這個任務繼續提交給執行緒池)
  • CallerRunsPolicy(交給執行緒池呼叫所在的執行緒進行處理,即將某些任務回退到呼叫者)

執行緒池工作原理流程圖 & 原始碼概覽

故事講完啦,再複習下執行緒池工作流程圖吧~

有興趣的朋友,原始碼也看下吧~

  if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        int c = ctl.get();
        //判斷當前活躍執行緒數是否小於corePoolSize
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            //如果小於,則呼叫addWorker建立執行緒執行任務
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        //如果大於等於corePoolSize,則將任務新增到workQueue佇列。
        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);
        }
        //如果放入workQueue佇列失敗,則建立非核心執行緒執行任務    
        else if (!addWorker(command, false))
            //(如果這時建立執行緒失敗(當前執行緒數大於等於maximumPoolSize時))
            呼叫reject拒絕接受任務
            reject(command);

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