併發相關知識總結（四）

基本的用法就是定義計數器n，並通過await方法阻塞執行緒，直到n變成0。和join最直觀的使用區別就是不用手動的去掛起了，一兩個執行緒可能並不會顯得多方便，但是當執行緒數量較大時，區別還是很明顯的。

這個我也沒用過，其字面意思就是可迴圈使用的屏障，讓一組執行緒到達乙個屏障（同步點）時被阻塞，直到最後乙個執行緒到達屏障時，屏障才會開門，所有被屏障攔截的執行緒才會繼續執行。

semaphore翻譯過來就是訊號量，用於控制同時訪問特定資源的執行緒數量，通過acquire和release獲取訊號量（有點類似lock的底層實現），其構造方法也是乙個整形的數字，代表可用的許可證書，用於控制併發數量。

在看這本書前，這個我甚至都沒聽過，它是乙個用於執行緒間協作的工具類，用於進行執行緒間的資料交換，通過exchange方法執行執行緒之間的資料交換。

面試必問點，使用執行緒池有以下三個好處：

實現原理（書上原圖）：

1）核心執行緒（corepoolsize）是否已滿，如果不是，則建立乙個新的工作執行緒來執行任務，如果核心執行緒池中的執行緒都在執行任務，則進入下乙個判斷；

2）判斷執行緒池的工作佇列（runnabletaskqueue）是否已滿，如果沒有，則將任務入佇列，如果滿了，則進入下乙個判斷；

3）執行緒池判斷執行緒池的執行緒是否都處於工作狀態，如果沒有，則建立乙個新的工作執行緒來執行任務，如果滿了，則交給飽和策略（rejectedexecutionhandler）來處理這個任務；

因此threadpoolexecutor的executor方法包括以下四種情況，用圖來表示如下：

這裡猜想下前文中提高響應速度的意思，在執行execute方法時，通過執行緒池的排程，盡可能的避免全域性鎖，因為當執行緒數量大於corepoolsize時，任務加入等待佇列，而這個步驟是不需要獲取鎖的，作者說的「執行」應該是指加入等待佇列吧，通過避免鎖而提高吞吐量，但實際上其執行緒中的業務並沒有真正開始執行。這裡貼一下核心的execute方法原始碼：

public void execute(runnable command) 
//2if (isrunning(c) && workqueue.offer(command)) 
//5else if (!addworker(command, false))
//6reject(command);
}

1對應第一種情況，2對應第二種情況，3的作用是檢查執行緒池狀態，如果此時執行緒池不可用或非執行，則將這個加入的任務刪掉，並交由拒絕handler處理，其實仔細思考一下，這裡為什麼不將所有的任務都交由拒絕handler處理，因為執行緒池的狀態是可恢復的，此時要做的僅僅應該是拒絕新的任務，4發現沒有worker，則補充乙個worker，5對應第三種情況，6則對應第四種情況，這就是執行緒池的實現原理，執行緒的復用其實是worker的復用，執行緒池建立執行緒時，會將執行緒封裝成工作執行緒worker，這裡再貼一下worker的run原始碼：

public void run() 
final void runworker(worker w)  catch (runtimeexception x)  catch (error x)  catch (throwable x)  finally 
} finally 
}completedabruptly = false;       //5
} finally 
}

1進入迴圈，從gettask獲取要執行的任務，直到返回null。這裡達到了執行緒復用的效果，讓執行緒處理多個任務。2保證了執行緒池在stop狀態下執行緒是中斷的，非stop狀態下執行緒沒有被中斷。3呼叫了run方法，任務的真正執行即在這一步。執行前後提供了beforeexecute和afterexecute兩個空方法，可以由子類實現。4中completedtasks統計worker執行了多少任務，最後累加進completedtaskcount變數，可以呼叫相應方法返回一些統計資訊。5的變數completedabruptly表示worker是否異常終止，執行到這裡代表執行正常，後續的方法需要這個變數，6呼叫processworkerexit結束。

這裡涉及到乙個關鍵的方法：gettask，這個方法負責從等待佇列中獲取任務，再貼一下原始碼：

private runnable gettask() 
int wc = workercountof(c);
//2// are workers subject to culling?
boolean timed = allowcorethreadtimeout || wc > corepoolsize;
if ((wc > maximumpoolsize || (timed && timedout))
&& (wc > 1 || workqueue.isempty())) 
//3try  catch (interruptedexception retry) }}

可以看到，通過乙個無限的迴圈不停的執行以下三個步驟：

1、檢查執行緒池狀態，rs>=stop代表執行緒池為不可用的狀態，empty即等待隊列為空，這個判斷的意思就是如果執行緒池為shutdown狀態且等待佇列不為空，則繼續執行完等待佇列裡的任務，如果為不可用狀態（stop、tidying、terminated）則不再執行剩餘的任務。

2、這個判斷繞了我很久，大致的意思就是三個判斷：（1）空閒是否超時，超時則終止；（2）在執行過程中worker數量是否大於maxpoolsize（setmaxpoolsize方法導致最大執行緒數量在執行時變更）；（3）等待隊列為空或worker數量大於等於1，即在等待佇列非空時，至少保留乙個worker。這三個判斷只要有乙個成立都不能處理等待佇列中的任務。

3、2不成立則調到該步驟，從等待佇列中取任務（take為阻塞式，前面已經介紹過）。

再來看看前面finally塊中的processworkerexit方法：

private void processworkerexit(worker w, boolean completedabruptly)  finally 
//3tryterminate();
int c = ctl.get();
//4if (runstatelessthan(c, stop)) 
addworker(null, false);}}

1判斷worker是否被中斷，如果是，則對workercount的減一，如果沒有的話，在gettask裡面已經對wc做了減一操作；2計算已處理的worker數量，並且在集合workers中去除；3嘗試終止執行緒池；4處理執行緒池還是running或shutdown狀態時，如果worker是異常結束，那麼會直接addworker。如果allowcorethreadtimeout=true，並且等待佇列有任務，至少保留乙個worker；如果allowcorethreadtimeout=false，workercount不少於corepoolsize。

執行緒池的關閉：可以通過shutdown或shutdownnow兩種方法來關閉執行緒池，它們的原理都是遍歷執行緒池中的工作執行緒，逐個呼叫interrupt方法，無法響應中斷的任務可能永遠無法終止，兩種方法區別如下：

執行緒池大小的配置：

實習的時候聽講座的人說過一句話印象特別深刻：大池小佇列，小池無佇列；即判斷執行緒池中的任務特性，如果是io密集型則用大池小佇列，讓它多去切換提高吞吐量，如果是cpu密集型，則使用小池無佇列，儘量減少執行緒的切換導致執行效率降低。cpu密集型任務執行緒池大小一般配置為：n+1，io密集型配置為2n，n為cpu核數，擴充套件下，netty中的eventloopgroup執行緒池的預設大小即為2n。

執行緒池的監控：

taskcount:執行緒池需要執行的任務數量；

completedtaskcount:執行緒池在執行過程中已完成的任務數量，小於或者等於taskcount；

largestpoolsize:執行緒池裡曾經建立過的最大執行緒數量。通過這個資料可以知道執行緒池是否曾經滿過；

getpoolsize:執行緒池的執行緒數量，如果執行緒池不銷毀，執行緒也不會銷毀，因此這個大小只會遞增；

getactivecount:獲取活動的執行緒數；

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