线程池工作原理

原文地址：https://www.cnblogs.com/wxwall/p/7050698.html

前段时间自己研究了下线程池的实现原理，通过一些源码对比，发现其实核心的东西不难，于是抽丝剥茧，决定自己实现一个简单线程池，当自已实现了出一个线程池后。发现原来那么高大上的东西也可以这么简单。

先上原理图：为了更好的在手机上显示，我重新把图画了一遍

上代码之前，要先补充一下线程池构造的核心几个点

1. 线程池里的核心线程数与最大线程数
2. 线程池里真正工作的线程

   worker

3. 线程池里用来存取任务的队列

   BlockingQueue

4. 线程中的任务

   task

本例实现简化了一些，只实现了BlockingQueue存放任务，然后每个worker取任务并执行，下面看代码

首先定义一个线程池ThreadExcutor

class ThreadExcutor{

    //创建
    private volatile boolean RUNNING = true;

    //所有任务都放队列中，让工作线程来消费
    private static BlockingQueue<Runnable> queue = null;

    private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();

    private final List<Thread> threadList = new ArrayList<Thread>();

    //工作线程数
    int poolSize = 0;
    //核心线程数（创建了多少个工作线程）
    int coreSize = 0;

    boolean shutdown = false;

    public ThreadExcutor(int poolSize){
        this.poolSize = poolSize;
        queue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(poolSize);
    }

    public void exec(Runnable runnable) {
        if (runnable == null) throw new NullPointerException();
        if(coreSize < poolSize){
            addThread(runnable);
        }else{
            //System.out.println("offer" +  runnable.toString() + "   " + queue.size());
            try {
                queue.put(runnable);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public void addThread(Runnable runnable){
        coreSize ++;
        Worker worker = new Worker(runnable);
        workers.add(worker);
        Thread t = new Thread(worker);
        threadList.add(t);
        try {
            t.start();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }

    }

    public void shutdown() {
        RUNNING = false;
        if(!workers.isEmpty()){
            for (Worker worker : workers){
                worker.interruptIfIdle();
            }
        }
        shutdown = true;
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
   //这里留个位置放内部类Worker
 }           

然后定义一个内部类Worker，这个内部类Worker是用来执行每个任务的，在创建线程池后，往线程里添加任务，每个任务都是由Worker一个一个来启动的。

/**
     * 工作线程
     */
    class  Worker implements Runnable{

        public Worker(Runnable runnable){
            queue.offer(runnable);
        }

        @Override
        public void run() {
            while (true && RUNNING){
                if(shutdown == true){
                    Thread.interrupted();
                }
                Runnable task = null;
                try {
                    task = getTask();
                    task.run();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        public Runnable getTask() throws InterruptedException {
            return queue.take();
        }

        public void interruptIfIdle() {
            for (Thread thread :threadList) {
                System.out.println(thread.getName() + " interrupt");
                thread.interrupt();
            }
        }
    }           

首先注意的一点，这个Worker是个内部类，是在线程池内声明的。

exec方法

Worker怎么工作

这个工作线程实例化的时候就先加入一个任务到队列中，也就是说在实例化这个工作线程时，这个工作线程也是一个任务被加入到线程池中。然后就是run方法，这个run方法是线程调start方法生成的线程，而Worker调的run方法并没有生成新的线程。就是一个循环，一直在不停的从队列中取任务，然后执行。可以看到，取队列的方法是take()，这个方法意思如果队列为空了，取不到数据时就阻塞队列。

然后看shutdown()

你每天辛勤的劳动着，突然接收到上面的命令，说活暂时不要接了，先停下来，当你还没搞清楚状况时，接着你的领导又把你开除了，说公司要倒了，你先下岗吧，一会我也得下岗了。这就是shutdown做的事，shutdown必须是主线程才能停止工作线程。

shutdown方法并不是用线程那种强制停止的搞法，而是先用一个标识符告诉工作线程，不要再接任务了。然后通知工作线程，你可以

interrupt()

了，当所有的线程停止后记得要把主线程也停掉，这样，一个简单任务的线程池就完成了。

让我们来测试一下：

/**
 * Created by wxwall on 2017/6/7.
 */
public class TheadBlockedQ {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadExcutor excutor = new ThreadExcutor(3);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            excutor.exec(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 在帮我干活");
                }
            });
        }
       excutor.shutdown();
    }
}           

输出结果为：

线程 Thread-0 在帮我干活
线程 Thread-2 在帮我干活
线程 Thread-1 在帮我干活
线程 Thread-0 在帮我干活
线程 Thread-2 在帮我干活
线程 Thread-2 在帮我干活
线程 Thread-1 在帮我干活
线程 Thread-0 在帮我干活
Thread-0 interrupt
Thread-1 interrupt
Thread-2 interrupt
Thread-0 interrupt
Thread-1 interrupt
Thread-2 interrupt
Thread-0 interrupt
Thread-1 interrupt
Thread-2 interrupt           

这当然是最简单实现，JDK的实现比这强大的多，而且还具备当工作线程处理不过来时，可以产生新的线程来处理任务，这个数量不能超过原先定义的最大线程数，而在本例中都没实现这些功能。

我相信当想了解一个模块的功能时，如果一开始就了解其中最核心的点，然后向外慢慢扩展，那么学习这个模块时一定能省下不少时间，而且理解将很深刻。希望这个简单线程池实现能让你有所领悟，以更加简单的方式了解线程池，了解了线程池，对于其他池化技术，原理都是相通的。

最后我想说：我相信写好一篇文章能让大家理解不困难都是用了心的，您也点个赞支持支持。