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在深入理解Java并发编程时,必不可少的源码是对Semaphore源码的剖析。本文将带你探索这一核心组件,解析通过实践和源码解析,线程a线掌握其限流和共享锁的池源程池云黑查询源码本质。Semaphore,源码中文名信号量,解析就像一个令牌桶,线程a线任务执行前需要获取令牌,池源程池处理完毕后归还,源码确保资源访问的解析有序进行。
首先,线程a线Semaphore主要有acquire()和release()两个方法。池源程池acquire()负责获取许可,源码若许可不足,任务会被阻塞,直到有许可可用。release()用于释放并归还许可,确保资源释放后,其他任务可以继续执行。一个典型的例子是,如果一个线程池接受个任务,但Semaphore限制为3,那么任务将按每3个一组执行,确保系统稳定性。
Semaphore的源码实现巧妙地结合了AQS(AbstractQueuedSynchronizer)框架,通过Sync同步变量管理许可数量,公平锁和非公平锁的实现方式有所不同。公平锁会优先处理队列中的任务,而非公平锁则按照获取许可的顺序进行。
acquire()方法主要调用AQS中的acquireSharedInterruptibly(),并进一步通过tryReleaseShared()进行许可更新,blue传奇引擎源码公平锁与非公平锁的区别在于判断队列中是否有前置节点。release()方法则调用releaseShared(),更新许可数量。
Semaphore的简洁逻辑在于,AQS框架负责大部分并发控制,子类只需实现tryReleaseShared()和tryAcquireShared(),专注于许可数量的管理。欲了解AQS的详细流程,可参考之前的文章。
最后,了解了Semaphore后,我们还将继续探索共享锁CyclicBarrier的实现,敬请期待下篇文章。
java 线程池 工作队列是如何工作的
使用线程池的好处1、降低资源消耗
可以重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
2、提高响应速度
当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
3、提高线程的可管理性
线程是稀缺资源,如果无限制地创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一分配、调优和监控
线程池的工作原理
首先我们看下当一个新的任务提交到线程池之后,线程池是如何处理的
1、线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务,则执行第二步。
2、bot脚本源码线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里进行等待。如果工作队列满了,则执行第三步
3、线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务
线程池饱和策略
这里提到了线程池的饱和策略,那我们就简单介绍下有哪些饱和策略:
AbortPolicy
为Java线程池默认的阻塞策略,不执行此任务,而且直接抛出一个运行时异常,切记ThreadPoolExecutor.execute需要try catch,否则程序会直接退出。
DiscardPolicy
直接抛弃,任务不执行,空方法
DiscardOldestPolicy
从队列里面抛弃head的一个任务,并再次execute 此task。
CallerRunsPolicy
在调用execute的线程里面执行此command,会阻塞入口
用户自定义拒绝策略(最常用)
实现RejectedExecutionHandler,并自己定义策略模式
下我们以ThreadPoolExecutor为例展示下线程池的工作流程图
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1、如果当前运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。
2、如果运行的线程等于或多于corePoolSize,则将任务加入BlockingQueue。
3、如果无法将任务加入BlockingQueue(队列已满),则在非corePool中创建新的线程来处理任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。视频官网源码
4、如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize,任务将被拒绝,并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。
ThreadPoolExecutor采取上述步骤的总体设计思路,是为了在执行execute()方法时,尽可能地避免获取全局锁(那将会是一个严重的可伸缩瓶颈)。在ThreadPoolExecutor完成预热之后(当前运行的线程数大于等于corePoolSize),几乎所有的execute()方法调用都是执行步骤2,而步骤2不需要获取全局锁。
线程池只是并发编程中的一小部分,下图是史上最全面的Java的并发编程学习技术总汇
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关键方法源码分析
我们看看核心方法添加到线程池方法execute的源码如下:
// //Executes the given task sometime in the future. The task //may execute in a new thread or in an existing pooled thread. // // If the task cannot be submitted for execution, either because this // executor has been shutdown or because its capacity has been reached, // the task is handled by the current { @code RejectedExecutionHandler}. // // @param command the task to execute // @throws RejectedExecutionException at discretion of // { @code RejectedExecutionHandler}, if the task // cannot be accepted for execution // @throws NullPointerException if { @code command} is null // public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); // // Proceed in 3 steps: // // 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to // start a new thread with the given command as its first // task. The call to addWorker atomically checks runState and // workerCount, and so prevents false alarms that would add // threads when it shouldn't, by returning false. // 翻译如下: // 判断当前的线程数是否小于corePoolSize如果是,使用入参任务通过addWord方法创建一个新的线程, // 如果能完成新线程创建exexute方法结束,成功提交任务 // 2. If a task can be successfully queued, then we still need // to double-check whether we should have added a thread // (because existing ones died since last checking) or that // the pool shut down since entry into this method. So we // recheck state and if necessary roll back the enqueuing if // stopped, or start a new thread if there are none. // 翻译如下: // 在第一步没有完成任务提交;状态为运行并且能否成功加入任务到工作队列后,再进行一次check,如果状态 // 在任务加入队列后变为了非运行(有可能是在执行到这里线程池shutdown了),非运行状态下当然是需要 // reject;然后再判断当前线程数是否为0(有可能这个时候线程数变为了0),如是,新增一个线程; // 3. If we cannot queue task, then we try to add a new // thread. If it fails, we know we are shut down or saturated // and so reject the task. // 翻译如下: // 如果不能加入任务到工作队列,将尝试使用任务新增一个线程,如果失败,则是线程池已经shutdown或者线程池 // 已经达到饱和状态,所以reject这个他任务 // int c = ctl.get(); // 工作线程数小于核心线程数 if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { // 直接启动新线程,true表示会再次检查workerCount是否小于corePoolSize if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } // 如果工作线程数大于等于核心线程数 // 线程的的状态未RUNNING并且队列notfull if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { // 再次检查线程的运行状态,如果不是RUNNING直接从队列中移除 int recheck = ctl.get(); if (! isRunning(recheck) && remove(command)) // 移除成功,拒绝该非运行的任务 reject(command); else if (workerCountOf(recheck) == 0) // 防止了SHUTDOWN状态下没有活动线程了,但是队列里还有任务没执行这种特殊情况。 // 添加一个null任务是因为SHUTDOWN状态下,线程池不再接受新任务 addWorker(null, false); } // 如果队列满了或者是非运行的任务都拒绝执行 else if (!addWorker(command, false)) reject(command); }
手写一个线程池,带你学习ThreadPoolExecutor线程池实现原理
本文旨在通过手写一个线程池,来深入理解ThreadPoolExecutor线程池的网站游戏app源码实现原理。首先,线程池的核心目标是资源管理和性能优化,通过池化技术减少线程创建和销毁的开销。手写线程池的实现步骤包括确定核心流程和添加辅助流程,虽然代码简单,但能体现核心的池化思想。
手写线程池的实现涉及到状态管理,如线程池数量和状态的记录,这部分在ThreadPoolExecutor中通过AtomicInteger的高3位和低位实现。线程池的状态流转包括RUNNING、BLOCKED等,并通过execute方法提交任务,这个过程与我们自己的实现类似,包括任务的执行、加入队列和策略决策。
添加执行任务的过程分为增加线程数量和启动线程,这部分与我们最初的设想基本一致。在runWorker方法中,执行线程的核心是调用task.run(),同时还会涉及队列任务的获取。这些步骤与手写线程池的逻辑相吻合,帮助我们更好地理解线程池的工作机制。
总结来说,通过对比分析和实践,我们对ThreadPoolExecutor的线程池实现有了更深入的理解,包括状态管理、任务提交和执行流程等。深入阅读源码后,你会发现线程池的复杂性和优化设计。如果你对Java线程池感兴趣,这将是一次很好的学习和实践机会。
Java线程池实现原理及其在美团业务中的实践
随着计算机行业的飞速发展,摩尔定律逐渐失效,多核CPU成为主流。使用多线程并行计算逐渐成为开发人员提升服务器性能的基本武器。J.U.C提供的线程池ThreadPoolExecutor类,帮助开发人员管理线程并方便地执行并行任务。了解并合理使用线程池,是一个开发人员必修的基本功。本文开篇简述了线程池概念和用途,接着结合线程池的源码,帮助大家领略线程池的设计思路,最后回归实践,通过案例讲述使用线程池遇到的问题,并给出了一种动态化线程池解决方案。一、写在前面
1.1 线程池是什么
线程池(Thread Pool)是一种基于池化思想管理线程的工具,经常出现在多线程服务器中,如MySQL。线程过多会带来额外的开销,包括创建销毁线程的开销、调度线程的开销等,同时也降低了计算机的整体性能。线程池维护多个线程,等待监督管理者分配可并发执行的任务。这种做法一方面避免了处理任务时创建销毁线程开销的代价,另一方面避免了线程数量膨胀导致的过分调度问题,保证了对内核的充分利用。本文描述的线程池是JDK中提供的ThreadPoolExecutor类。
1.2 线程池解决的问题是什么
线程池解决的核心问题就是资源管理问题。在并发环境下,系统不能确定在任意时刻有多少任务需要执行,有多少资源需要投入。这种不确定性将带来以下问题:资源分配问题、线程调度问题等。线程池采用了“池化”思想来解决这些问题。Pooling是将资源统一管理的一种思想,不仅能应用在计算机领域,还在金融、设备、人员管理、工作管理等领域有相关应用。在计算机领域,表现为统一管理IT资源,包括服务器、存储、网络等,通过共享资源在低投入中获益。
二、线程池核心设计与实现
Java中的线程池核心实现类是ThreadPoolExecutor,本文基于JDK 1.8的源码来分析线程池的核心设计与实现。首先,我们通过ThreadPoolExecutor的UML类图了解其继承关系,然后深入探讨其设计与实现。
2.1 总体设计
ThreadPoolExecutor实现的顶层接口是Executor,提供了一种思想:将任务提交和任务执行进行解耦。用户只需提供Runnable对象,将任务的运行逻辑提交到执行器(Executor)中,由Executor框架完成线程的调配和任务的执行。ExecutorService接口增加了能力,如补充可以为一个或一批异步任务生成Future的方法以及提供管控线程池的方法,如停止线程池运行。
AbstractExecutorService是上层的抽象类,将执行任务的流程串联起来,保证下层实现只需关注执行任务的方法。ThreadPoolExecutor作为最下层的实现类,实现最复杂的运行部分,负责维护自身的生命周期和管理线程与任务,使两者结合执行并行任务。
ThreadPoolExecutor运行机制分为任务管理和线程管理两部分。任务管理充当生产者的角色,线程池会根据任务的流转决定执行流程。线程管理是消费者,维护线程池内的线程,根据任务请求进行线程分配。
2.2 生命周期管理
线程池运行状态由内部维护,使用变量控制线程池的运行状态和有效线程数量。线程池内部使用AtomicInteger存储关键参数,实现线程池运行状态和线程数量的高效管理。线程池提供方法供用户获取当前运行状态和线程数量,通过位运算实现快速计算。
ThreadPoolExecutor的运行状态有五种,包含生命周期转换。
2.3 任务执行机制
2.3.1 任务调度
任务调度是线程池核心入口,用户提交任务后,决定任务执行流程。通过execute方法完成检查线程池状态、运行线程数和运行策略,决定执行流程,如直接申请线程执行或缓冲到队列执行,或直接拒绝任务。执行流程如下。
2.3.2 任务缓冲
任务缓冲模块实现任务和线程的管理,通过生产者消费者模式和阻塞队列实现。阻塞队列缓存任务,工作线程从队列中获取任务。
2.3.3 任务申请
任务执行有两种可能:直接由新创建的线程执行或从队列中获取任务执行。线程从任务缓存模块不断获取任务,通过getTask方法实现线程管理和任务管理之间的通信。
2.3.4 任务拒绝
任务拒绝策略保护线程池,实现拒绝策略接口定制策略或选择JDK提供的四种已有策略。拒绝策略特点如下。
2.4 Worker线程管理
2.4.1 Worker线程
Worker线程实现Runnable接口,持有线程和任务,通过构造方法创建。Worker线程执行任务模型如下,线程池通过AQS实现独占锁,控制线程生命周期,回收线程。
2.4.2 Worker线程增加
Worker线程增加通过addWorker方法实现,增加线程时考虑线程池状态,策略在上一步完成,仅完成增加线程并运行,最后返回成功结果。方法参数包括firstTask和core,用于指定任务和线程策略。
2.4.3 Worker线程回收
Worker线程回收依赖JVM自动回收,线程池维护线程引用,通过添加和移除引用控制线程生命周期。Worker被创建后,不断获取任务执行,核心线程无限等待,非核心线程限时获取。当无法获取任务时,循环结束,Worker主动移除自身引用。
2.4.4 Worker线程执行任务
Worker线程执行任务通过runWorker方法实现,执行流程如下。
三、线程池在业务中的实践
业务实践中,线程池用于获取并发性,提供典型场景和问题解决方案。
3.1 业务背景
互联网业界追求CPU多核性能,通过线程池管理线程获取并发性。常见场景包括快速响应用户请求和快速处理批量任务。
3.2 实际问题及方案思考
线程池使用面临核心问题:参数配置困难。调研替代方案、参数设置合理性以及线程池参数动态化,动态化线程池提供简单有效的方法解决参数修改成本问题。
3.3 动态化线程池
动态化线程池设计包括整体设计、功能架构,提供参数动态化、监控和告警能力。动态化线程池允许用户在管理平台上修改参数,实时生效,并监控线程池负载、任务执行情况,提供任务级别监控和运行时状态查看。
3.4 实践总结
面对使用线程池的实际问题,动态化线程池提供成本效益平衡的解决方案,降低故障发生的概率,适用于业务需求。
四、参考资料
1. JDK 1.8 源码
2. 维基百科-线程池
3. 更好的使用Java线程池
4. 维基百科Pooling(Resource Management)
5. 深入理解Java线程池:ThreadPoolExecutor
6. 《Java并发编程实践》
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