package ThreadPoolExecutorDemo;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
import java.util.HashSet;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;


@Slf4j(topic = "c.TestPool")
public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {

        ThreadPool threadPool = new ThreadPool(1,
                1000, TimeUnit.MILLISECONDS, 1, (queue, task)->{
            //  第5个参数 传入自定义的拒绝策略 也就是 队列queue怎么处理新传入的task
            // 1. 死等
//            queue.put(task);// 该方法会调用 await 进入到 lock 的一个waitset中
            // 2) 带超时等待
//            queue.offer(task, 1500, TimeUnit.MILLISECONDS);
            // 3) 让调用者放弃任务执行  啥都不做
//            log.debug("放弃{}", task);
            // 4) 让调用者（主线程）抛出异常 后面的几个任务都没有被执行 甚至没有被创建  因为主线程down了
//            throw new RuntimeException("任务执行失败 " + task);
            // 5) 让调用者（主线程）自己执行任务
            task.run();
        });
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            int j = i;
            threadPool.execute(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000L);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.debug("{}", j);
            });
        }
    }
}

@FunctionalInterface // 拒绝策略  定义队列怎么处理任务  两个角色  队列和任务
interface RejectPolicy {
    void reject(BlockingQueue queue, T task);
}

@Slf4j(topic = "c.ThreadPool")
class ThreadPool {
    // 任务队列
    private BlockingQueue taskQueue;
    // 线程集合
    private HashSet workers = new HashSet<>();
    // 核心线程数
    private int coreSize;
    // 获取任务时的超时时间
    private long timeout;
    private TimeUnit timeUnit;
    private RejectPolicy rejectPolicy;

    // 构造方法
    public ThreadPool(int coreSize, long timeout, TimeUnit timeUnit, int queueCapcity, RejectPolicy rejectPolicy) {
        this.coreSize = coreSize;
        this.timeout = timeout;
        this.timeUnit = timeUnit;
        this.taskQueue = new BlockingQueue(queueCapcity);
        this.rejectPolicy = rejectPolicy;
    }

    // 执行任务
    public void execute(Runnable task) {
        // 当任务数没有超过 coreSize 时，直接交给 worker 对象执行
        // 如果任务数超过 coreSize 时，加入任务队列暂存
        synchronized (workers) {
            if(workers.size() < coreSize) {
                Worker worker = new Worker(task);
                log.debug("新增 worker{}, {}", worker, task);
                workers.add(worker);
                worker.start();
            } else {
//                taskQueue.put(task);
                // 1) 死等
                // 2) 带超时等待
                // 3) 让调用者放弃任务执行
                // 4) 让调用者抛出异常
                // 5) 让调用者自己执行任务
                //  如果任务数超过 coreSize 时，加入任务队列暂存
                //  如何加入任务队列呢？  如果队列不满 直接put  如果满了 有对应的4种策略
                taskQueue.tryPut(rejectPolicy, task);
            }
        }
    }

    class Worker extends Thread{
        private Runnable task;
        public Worker(Runnable task) {
            this.task = task;
        }
        @Override
        public void run() {
            // 执行任务
            // 1) 当 task 不为空，执行任务
            // 2) 当 task 执行完毕，再接着从任务队列获取任务并执行
//            while(task != null || (task = taskQueue.take()) != null) {
            while(task != null || (task = taskQueue.poll(timeout, timeUnit)) != null) {
                try {
                    log.debug("正在执行...{}", task);
                    task.run();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    task = null;
                }
            }
            synchronized (workers) { // HashSet线程不安全
                log.debug("worker 被移除{}", this);
                workers.remove(this);
            }
        }
    }
}

@Slf4j(topic = "c.BlockingQueue")
class BlockingQueue {
    // 自定义阻塞队列， 类似于线程池中 的 ArrayBlockingQueue
    // 1. 任务队列
    private Deque queue = new ArrayDeque<>();
    // 2. 锁
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    // 3. 生产者条件变量 生产者遇到 任务满的时候 采用特定的策略
    private Condition fullWaitSet = lock.newCondition();
    // 4. 消费者条件变量 消费者遇到没有任务的时候就进入emptyWaitSet等待
    private Condition emptyWaitSet = lock.newCondition();
    // 5. 容量
    private int capcity;
    public BlockingQueue(int capcity) {
        this.capcity = capcity;
    }
    // 带超时阻塞获取  超过5s 任务队列中还没有任务 就返回null  表明目前没有任务
    public T poll(long timeout, TimeUnit unit) {
        lock.lock();
        try {
            // 将 timeout 统一转换为 纳秒
            long nanos = unit.toNanos(timeout);
            while (queue.isEmpty()) {
                try {
                    // 返回值是剩余时间
                    if (nanos <= 0) {
                        return null;
                    }
                    nanos = emptyWaitSet.awaitNanos(nanos);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            T t = queue.removeFirst();
            fullWaitSet.signal();
            return t;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    // 阻塞获取
    public T take() {
        lock.lock();
        try {
            while (queue.isEmpty()) {
                try {
                    emptyWaitSet.await();// emptyWaitSet释放锁 并且等待。 等待任务加入后再signal
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            T t = queue.removeFirst();
            fullWaitSet.signal();// 把任务拿走一个  任务队列一定不满了
            return t;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    // 阻塞添加任务A  如果任务队列满了，那么就一直死等 直到有消费者消费完一条任务 再把任务A加入任务队列
    public void put(T task) {
        lock.lock();
        try {
            while (queue.size() == capcity) { // 如果 size小于capcity 那么直接加入到队列中即可
                try {
                    log.debug("等待加入任务队列 {} ...", task);
                    fullWaitSet.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            log.debug("加入任务队列 {}", task);
            queue.addLast(task);
            emptyWaitSet.signal();// 唤醒 因为队列中有任务，那么emptyWaitSet中如果有线程想要消费这个任务，
            // 就启动，没有就算了
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    // 带超时时间阻塞添加   如果队列时满的 那么等待5s 如果在这期间 有任务被消费 那么就加入到任务队列中
    public boolean offer(T task, long timeout, TimeUnit timeUnit) {
        lock.lock();
        try {
            long nanos = timeUnit.toNanos(timeout);
            while (queue.size() == capcity) {
                try {
                    if(nanos <= 0) {
                        return false;
                    }
                    log.debug("等待加入任务队列 {} ...", task);
                    nanos = fullWaitSet.awaitNanos(nanos);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            log.debug("加入任务队列 {}", task);
            queue.addLast(task);
            emptyWaitSet.signal();
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public int size() {
        lock.lock();
        try {
            return queue.size();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void tryPut(RejectPolicy rejectPolicy, T task) {
        lock.lock();
        try {
            // 判断队列是否满
            if(queue.size() == capcity) {
                rejectPolicy.reject(this, task);
            } else {  // 有空闲 直接加入即可
                log.debug("加入任务队列 {}", task);
                queue.addLast(task);
                emptyWaitSet.signal();
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

参考：

黑马 JUC

关于Java并发编程 ，可参见gitee项目：

https://gitee.com/trigger333/art-concurrent-book-plus

里面代码主要来自黑马JUC 和 《并发编程的艺术》,结合代码可以更好的理解Java并发。