详解Java线程池如何统计线程空闲时间

背景介绍

你刚从学校毕业后，到新公司实习，试用期又被毕业，然后你又不得不出来面试，好在面试的时候碰到个美女面试官！

面试官： 小伙子，我看你简历上写的项目中用到了线程池，你知道线程池是怎样实现复用线程的？

这面试官是不是想坑我？是不是摆明了不让我通过？

难道你不应该问线程池有哪些核心参数？每个参数具体作用是什么？

往线程池中不断提交任务，线程池的处理流程是什么？

这些才是你应该问的，这些八股文我已经背熟了，你不问，瞎问什么复用线程？

幸亏我看了一灯的八股文，听我给你背一遍！

我： 线程池复用线程的逻辑很简单，就是在线程启动后，通过while死循环，不断从阻塞队列中拉取任务，从而达到了复用线程的目的。

具体源码如下：

// 线程执行入口
public void run() {
   runWorker(this);
}

// 线程运行核心方法
final void runWorker(Worker w) {
   Thread wt = Thread.currentThread();
   Runnable task = w.firstTask;
   w.firstTask = null;
   w.unlock();
   boolean completedAbruptly = true;
   try {
       // 1. 使用while死循环，不断从阻塞队列中拉取任务
       while (task != null || (task = getTask()) != null) {
           // 加锁，保证thread不被其他线程中断（除非线程池被中断）
           w.lock();
           // 2. 校验线程池状态，是否需要中断当前线程
           if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                   (Thread.interrupted() &&
                           runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                   !wt.isInterrupted())
               wt.interrupt();
           try {
               beforeExecute(wt, task);
               Throwable thrown = null;
               try {
                   // 3. 执行run方法
                   task.run();
               } catch (RuntimeException x) {
                   thrown = x;
                   throw x;
               } catch (Error x) {
                   thrown = x;
                   throw x;
               } catch (Throwable x) {
                   thrown = x;
                   throw new Error(x);
               } finally {
                   afterExecute(task, thrown);
               }
           } finally {
               task = null;
               w.completedTasks++;
               w.unlock();
           }
       }
       completedAbruptly = false;
   } finally {
       processWorkerExit(w, completedAbruptly);
   }
}

runWorker方法逻辑很简单，就是不断从阻塞队列中拉取任务并执行。

面试官： 小伙子，有点东西。我们都知道线程池会回收超过空闲时间的线程，那么线程池是怎么统计线程的空闲时间的？

美女面试官的问题真刁钻，让人头疼啊！这问的也太深了吧！

没看过源码的话，真不好回答。

我： 嗯...，可能是有个监控线程在后台不停的统计每个线程的空闲时间，看到线程的空闲时间超过阈值的时候，就回收掉。

面试官： 小伙子，你的想法挺不错，逻辑很严谨，你确定线程池内部是这么实现的吗？

问得我有点不自信了，没看过源码不能瞎蒙。

我还是去瞅一眼一灯写的八股文吧。

我： 这个我知道，线程池统计线程的空闲时间的实现逻辑很简单。

阻塞队列（BlockingQueue）提供了一个poll(time, unit)方法用来拉取数据，

作用就是： 当队列为空时，会阻塞指定时间，然后返回null。

线程池就是就是利用阻塞队列的这个方法，如果在指定时间内拉取不到任务，就表示该线程的存活时间已经超过阈值了，就要被回收了。

具体源码如下：

// 从阻塞队列中拉取任务
private Runnable getTask() {
   boolean timedOut = false;
   for (; ; ) {
       int c = ctl.get();
       int rs = runStateOf(c);
       // 1. 如果线程池已经停了，或者阻塞队列是空，就回收当前线程
       if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
           decrementWorkerCount();
           return null;
       }
       int wc = workerCountOf(c);
       // 2. 再次判断是否需要回收线程
       boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
       if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
               && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
           if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
               return null;
           continue;
       }
       try {
           // 3. 在指定时间内，从阻塞队列中拉取任务
           Runnable r = timed ?
                   workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                   workQueue.take();
           if (r != null)
               return r;
         // 4. 如果没有拉取到任务，就标识该线程已超时，然后就被回收
           timedOut = true;
       } catch (InterruptedException retry) {
           timedOut = false;
       }
   }
}

面试官： 小伙子，可以啊，你是懂线程池源码的。再问你个问题，如果线程池抛异常了，也没有try/catch，会发生什么？

美女面试官你这是准备打破砂锅问到底，铁了心不让我过，是吧？

我的代码风格是很严谨的，谁写的业务代码不try/catch，也没遇到过这种情况。

让我再看一下一灯总结的八股文吧。

我： 有了，线程池中的代码如果抛异常了，也没有try/catch，会从线程池中删除这个异常线程，并创建一个新线程。

不信的话，我们可以测试验证一下：

/**
* @author 一灯架构
* @apiNote 线程池示例
**/
public class ThreadPoolDemo {
   public static void main(String[] args) {
       List<Integer> list = new ArrayList<>();
       // 1. 创建一个单个线程的线程池
       ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();

// 2. 往线程池中提交3个任务
       for (int i = 0; i < 3; i++) {
           executorService.execute(() -> {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 关注公众号：一灯架构");
               throw new RuntimeException("抛异常了！");
           });
       }

// 3. 关闭线程池
       executorService.shutdown();
   }

}

输出结果：

pool-1-thread-1 关注公众号：一灯架构
pool-1-thread-2 关注公众号：一灯架构
pool-1-thread-3 关注公众号：一灯架构
Exception in thread "pool-1-thread-1" java.lang.RuntimeException: 抛异常了！
    at com.yideng.SynchronousQueueDemo.lambda$main$0(ThreadPoolDemo.java:21)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
Exception in thread "pool-1-thread-2" java.lang.RuntimeException: 抛异常了！
    at com.yideng.SynchronousQueueDemo.lambda$main$0(ThreadPoolDemo.java:21)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
Exception in thread "pool-1-thread-3" java.lang.RuntimeException: 抛异常了！
    at com.yideng.SynchronousQueueDemo.lambda$main$0(ThreadPoolDemo.java:21)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

从输出结果中可以看出，线程名称并不是同一个，而是累加的，说明原线程已经被回收，新建了个线程。

我们再看一下源码，验证一下：

// 线程抛异常后，退出逻辑
private void processWorkerExit(ThreadPoolExecutor.Worker w, boolean completedAbruptly) {
   if (completedAbruptly)
       decrementWorkerCount();

final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
   mainLock.lock();
   try {
       completedTaskCount += w.completedTasks;
       // 1. 从工作线程中删除当前线程
       workers.remove(w);
   } finally {
       mainLock.unlock();
   }

// 2. 中断当前线程
   tryTerminate();

int c = ctl.get();
   if (runStateLessThan(c, STOP)) {
       if (!completedAbruptly) {
           int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
           if (min == 0 && !workQueue.isEmpty())
               min = 1;
           if (workerCountOf(c) >= min)
               return; // replacement not needed
       }
       // 3. 新建一个线程
       addWorker(null, false);
   }
}

如果想统一处理异常，可以自定义线程创建工厂，在工厂里面设置异常处理逻辑。

/**
* @author 一灯架构
* @apiNote 线程池示例
**/
public class ThreadPoolDemo {
   public static void main(String[] args) {
       List<Integer> list = new ArrayList<>();
       // 1. 创建一个单个线程的线程池
       ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor(runnable -> {
           // 2. 自定义线程创建工厂，并设置异常处理逻辑
           Thread thread = new Thread(runnable);
           thread.setUncaughtExceptionHandler((t, e) -> {
               System.out.println("捕获到异常：" + e.getMessage());
           });
           return thread;
       });

// 3. 往线程池中提交3个任务
       for (int i = 0; i < 3; i++) {
           executorService.execute(() -> {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 关注公众号：一灯架构");
               throw new RuntimeException("抛异常了！");
           });
       }

// 4. 关闭线程池
       executorService.shutdown();
   }

}

输出结果：

Thread-0 关注公众号：一灯架构
捕获到异常：抛异常了！
Thread-1 关注公众号：一灯架构
捕获到异常：抛异常了！
Thread-2 关注公众号：一灯架构
捕获到异常：抛异常了！

来源：https://www.cnblogs.com/yidengjiagou/p/16902327.html