原文出處http://cmsblogs.com/ 『chenssy』

作為Executor框架中最核心的類，ThreadPoolExecutor代表著鼎鼎大名的線程池，它給了我們足夠的理由來(lái)弄清楚它。

下面我們就通過(guò)源碼來(lái)一步一步弄清楚它。

內(nèi)部狀態(tài)

線程有五種狀態(tài)：新建，就緒，運(yùn)行，阻塞，死亡，線程池同樣有五種狀態(tài)：Running, SHUTDOWN, STOP, TIDYING, TERMINATED。

? ? private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));

? ? private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;

? ? private static final int CAPACITY? = (1 << COUNT_BITS) - 1;

? ? // runState is stored in the high-order bits

? ? private static final int RUNNING? ? = -1 << COUNT_BITS;

? ? private static final int SHUTDOWN? =? 0 << COUNT_BITS;

? ? private static final int STOP? ? ? =? 1 << COUNT_BITS;

? ? private static final int TIDYING? ? =? 2 << COUNT_BITS;

? ? private static final int TERMINATED =? 3 << COUNT_BITS;

? ? // Packing and unpacking ctl

? ? private static int runStateOf(int c)? ? { return c & ~CAPACITY; }

? ? private static int workerCountOf(int c)? { return c & CAPACITY; }

? ? private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

變量ctl定義為AtomicInteger ，其功能非常強(qiáng)大，記錄了“線程池中的任務(wù)數(shù)量”和“線程池的狀態(tài)”兩個(gè)信息。共32位，其中高3位表示"線程池狀態(tài)"，低29位表示"線程池中的任務(wù)數(shù)量"。

RUNNING? ? ? ? ? ? -- 對(duì)應(yīng)的高3位值是111。

SHUTDOWN? ? ? -- 對(duì)應(yīng)的高3位值是000。

STOP? ? ? ? ? ? ? ? ? -- 對(duì)應(yīng)的高3位值是001。

TIDYING? ? ? ? ? ? ? -- 對(duì)應(yīng)的高3位值是010。

TERMINATED? ? -- 對(duì)應(yīng)的高3位值是011。

RUNNING：處于RUNNING狀態(tài)的線程池能夠接受新任務(wù)，以及對(duì)新添加的任務(wù)進(jìn)行處理。

SHUTDOWN：處于SHUTDOWN狀態(tài)的線程池不可以接受新任務(wù)，但是可以對(duì)已添加的任務(wù)進(jìn)行處理。

STOP：處于STOP狀態(tài)的線程池不接收新任務(wù)，不處理已添加的任務(wù)，并且會(huì)中斷正在處理的任務(wù)。

TIDYING：當(dāng)所有的任務(wù)已終止，ctl記錄的"任務(wù)數(shù)量"為0，線程池會(huì)變?yōu)門IDYING狀態(tài)。當(dāng)線程池變?yōu)門IDYING狀態(tài)時(shí)，會(huì)執(zhí)行鉤子函數(shù)terminated()。terminated()在ThreadPoolExecutor類中是空的，若用戶想在線程池變?yōu)門IDYING時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的處理；可以通過(guò)重載terminated()函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

TERMINATED：線程池徹底終止的狀態(tài)。

各個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換如下：

線程池狀態(tài)轉(zhuǎn)換

創(chuàng)建線程池

我們可以通過(guò)ThreadPoolExecutor構(gòu)造函數(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)線程池：

? ? public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? int maximumPoolSize,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? long keepAliveTime,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? TimeUnit unit,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? BlockingQueue<Runnable> workQueue,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ThreadFactory threadFactory,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? RejectedExecutionHandler handler) {

? ? ? ? if (corePoolSize < 0 ||

? ? ? ? ? ? maximumPoolSize <= 0 ||

? ? ? ? ? ? maximumPoolSize < corePoolSize ||

? ? ? ? ? ? keepAliveTime < 0)

? ? ? ? ? ? throw new IllegalArgumentException();

? ? ? ? if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)

? ? ? ? ? ? throw new NullPointerException();

? ? ? ? this.corePoolSize = corePoolSize;

? ? ? ? this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;

? ? ? ? this.workQueue = workQueue;

? ? ? ? this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);

? ? ? ? this.threadFactory = threadFactory;

? ? ? ? this.handler = handler;

? ? }

共有七個(gè)參數(shù)，每個(gè)參數(shù)含義如下：

corePoolSize

線程池中核心線程的數(shù)量。當(dāng)提交一個(gè)任務(wù)時(shí)，線程池會(huì)新建一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，直到當(dāng)前線程數(shù)等于corePoolSize。如果調(diào)用了線程池的prestartAllCoreThreads()方法，線程池會(huì)提前創(chuàng)建并啟動(dòng)所有基本線程。

maximumPoolSize

線程池中允許的最大線程數(shù)。線程池的阻塞隊(duì)列滿了之后，如果還有任務(wù)提交，如果當(dāng)前的線程數(shù)小于maximumPoolSize，則會(huì)新建線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)。注意，如果使用的是無(wú)界隊(duì)列，該參數(shù)也就沒(méi)有什么效果了。

keepAliveTime

線程空閑的時(shí)間。線程的創(chuàng)建和銷毀是需要代價(jià)的。線程執(zhí)行完任務(wù)后不會(huì)立即銷毀，而是繼續(xù)存活一段時(shí)間：keepAliveTime。默認(rèn)情況下，該參數(shù)只有在線程數(shù)大于corePoolSize時(shí)才會(huì)生效。

unit

keepAliveTime的單位。TimeUnit

workQueue

用來(lái)保存等待執(zhí)行的任務(wù)的阻塞隊(duì)列，等待的任務(wù)必須實(shí)現(xiàn)Runnable接口。我們可以選擇如下幾種：

ArrayBlockingQueue：基于數(shù)組結(jié)構(gòu)的有界阻塞隊(duì)列，F(xiàn)IFO?！舅揽腏ava并發(fā)】----J.U.C之阻塞隊(duì)列：ArrayBlockingQueue

LinkedBlockingQueue：基于鏈表結(jié)構(gòu)的有界阻塞隊(duì)列，F(xiàn)IFO。

SynchronousQueue：不存儲(chǔ)元素的阻塞隊(duì)列，每個(gè)插入操作都必須等待一個(gè)移出操作，反之亦然?！舅揽腏ava并發(fā)】----J.U.C之阻塞隊(duì)列：SynchronousQueue

PriorityBlockingQueue：具有優(yōu)先界別的阻塞隊(duì)列。【死磕Java并發(fā)】----J.U.C之阻塞隊(duì)列：PriorityBlockingQueue

threadFactory

用于設(shè)置創(chuàng)建線程的工廠。該對(duì)象可以通過(guò)Executors.defaultThreadFactory()，如下：

? ? public static ThreadFactory defaultThreadFactory() {

? ? ? ? return new DefaultThreadFactory();

? ? }

返回的是DefaultThreadFactory對(duì)象，源碼如下：

? ? static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {

? ? ? ? private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);

? ? ? ? private final ThreadGroup group;

? ? ? ? private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);

? ? ? ? private final String namePrefix;

? ? ? ? DefaultThreadFactory() {

? ? ? ? ? ? SecurityManager s = System.getSecurityManager();

? ? ? ? ? ? group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Thread.currentThread().getThreadGroup();

? ? ? ? ? ? namePrefix = "pool-" +

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? poolNumber.getAndIncrement() +

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? "-thread-";

? ? ? ? }

? ? ? ? public Thread newThread(Runnable r) {

? ? ? ? ? ? Thread t = new Thread(group, r,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0);

? ? ? ? ? ? if (t.isDaemon())

? ? ? ? ? ? ? ? t.setDaemon(false);

? ? ? ? ? ? if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)

? ? ? ? ? ? ? ? t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);

? ? ? ? ? ? return t;

? ? ? ? }

? ? }

ThreadFactory的左右就是提供創(chuàng)建線程的功能的線程工廠。他是通過(guò)newThread()方法提供創(chuàng)建線程的功能，newThread()方法創(chuàng)建的線程都是“非守護(hù)線程”而且“線程優(yōu)先級(jí)都是Thread.NORM_PRIORITY”。

handler

RejectedExecutionHandler，線程池的拒絕策略。所謂拒絕策略，是指將任務(wù)添加到線程池中時(shí)，線程池拒絕該任務(wù)所采取的相應(yīng)策略。當(dāng)向線程池中提交任務(wù)時(shí)，如果此時(shí)線程池中的線程已經(jīng)飽和了，而且阻塞隊(duì)列也已經(jīng)滿了，則線程池會(huì)選擇一種拒絕策略來(lái)處理該任務(wù)。

線程池提供了四種拒絕策略：

AbortPolicy：直接拋出異常，默認(rèn)策略；

CallerRunsPolicy：用調(diào)用者所在的線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)；

DiscardOldestPolicy：丟棄阻塞隊(duì)列中靠最前的任務(wù)，并執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)；

DiscardPolicy：直接丟棄任務(wù)；

當(dāng)然我們也可以實(shí)現(xiàn)自己的拒絕策略，例如記錄日志等等，實(shí)現(xiàn)RejectedExecutionHandler接口即可。

線程池

Executor框架提供了三種線程池，他們都可以通過(guò)工具類Executors來(lái)創(chuàng)建。

FixedThreadPool

FixedThreadPool，可重用固定線程數(shù)的線程池，其定義如下：

? ? public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {

? ? ? ? return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

? ? }

corePoolSize 和 maximumPoolSize都設(shè)置為創(chuàng)建FixedThreadPool時(shí)指定的參數(shù)nThreads，意味著當(dāng)線程池滿時(shí)且阻塞隊(duì)列也已經(jīng)滿時(shí)，如果繼續(xù)提交任務(wù)，則會(huì)直接走拒絕策略，該線程池不會(huì)再新建線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，而是直接走拒絕策略。FixedThreadPool使用的是默認(rèn)的拒絕策略，即AbortPolicy，則直接拋出異常。

keepAliveTime設(shè)置為0L，表示空閑的線程會(huì)立刻終止。

workQueue則是使用LinkedBlockingQueue，但是沒(méi)有設(shè)置范圍，那么則是最大值（Integer.MAX_VALUE），這基本就相當(dāng)于一個(gè)無(wú)界隊(duì)列了。使用該“無(wú)界隊(duì)列”則會(huì)帶來(lái)哪些影響呢？當(dāng)線程池中的線程數(shù)量等于corePoolSize 時(shí)，如果繼續(xù)提交任務(wù)，該任務(wù)會(huì)被添加到阻塞隊(duì)列workQueue中，當(dāng)阻塞隊(duì)列也滿了之后，則線程池會(huì)新建線程執(zhí)行任務(wù)直到maximumPoolSize。由于FixedThreadPool使用的是“無(wú)界隊(duì)列”LinkedBlockingQueue，那么maximumPoolSize參數(shù)無(wú)效，同時(shí)指定的拒絕策略AbortPolicy也將無(wú)效。而且該線程池也不會(huì)拒絕提交的任務(wù)，如果客戶端提交任務(wù)的速度快于任務(wù)的執(zhí)行，那么keepAliveTime也是一個(gè)無(wú)效參數(shù)。

其運(yùn)行圖如下（參考《Java并發(fā)編程的藝術(shù)》）：

FixedThreadPool

SingleThreadExecutor

SingleThreadExecutor是使用單個(gè)worker線程的Executor，定義如下：

? ? public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {

? ? ? ? return new FinalizableDelegatedExecutorService

? ? ? ? ? ? (new ThreadPoolExecutor(1, 1,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));

? ? }

作為單一worker線程的線程池，SingleThreadExecutor把corePool和maximumPoolSize均被設(shè)置為1，和FixedThreadPool一樣使用的是無(wú)界隊(duì)列LinkedBlockingQueue,所以帶來(lái)的影響和FixedThreadPool一樣。

SingleThreadExecutor

CachedThreadPool

CachedThreadPool是一個(gè)會(huì)根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建新線程的線程池 ，他定義如下：

? ? public static ExecutorService newCachedThreadPool() {

? ? ? ? return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 60L, TimeUnit.SECONDS,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? new SynchronousQueue<Runnable>());

? ? }

CachedThreadPool的corePool為0，maximumPoolSize為Integer.MAX_VALUE，這就意味著所有的任務(wù)一提交就會(huì)加入到阻塞隊(duì)列中。keepAliveTime這是為60L，unit設(shè)置為TimeUnit.SECONDS，意味著空閑線程等待新任務(wù)的最長(zhǎng)時(shí)間為60秒，空閑線程超過(guò)60秒后將會(huì)被終止。阻塞隊(duì)列采用的SynchronousQueue，而我們?cè)凇舅揽腏ava并發(fā)】----J.U.C之阻塞隊(duì)列：SynchronousQueue中了解到SynchronousQueue是一個(gè)沒(méi)有元素的阻塞隊(duì)列，加上corePool = 0 ，maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE，這樣就會(huì)存在一個(gè)問(wèn)題，如果主線程提交任務(wù)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CachedThreadPool的處理速度，則CachedThreadPool會(huì)不斷地創(chuàng)建新線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，這樣有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)耗盡CPU和內(nèi)存資源，所以在使用該線程池是，一定要注意控制并發(fā)的任務(wù)數(shù)，否則創(chuàng)建大量的線程可能導(dǎo)致嚴(yán)重的性能問(wèn)題。

CachedThreadPool

任務(wù)提交

線程池根據(jù)業(yè)務(wù)不同的需求提供了兩種方式提交任務(wù)：Executor.execute()、ExecutorService.submit()。其中ExecutorService.submit()可以獲取該任務(wù)執(zhí)行的Future。

我們以Executor.execute()為例，來(lái)看看線程池的任務(wù)提交經(jīng)歷了那些過(guò)程。

定義：

public interface Executor {

? ? void execute(Runnable command);

}

ThreadPoolExecutor提供實(shí)現(xiàn)：

? ? public void execute(Runnable command) {

? ? ? ? if (command == null)

? ? ? ? ? ? throw new NullPointerException();

? ? ? ? int c = ctl.get();

? ? ? ? if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {

? ? ? ? ? ? if (addWorker(command, true))

? ? ? ? ? ? ? ? return;

? ? ? ? ? ? c = ctl.get();

? ? ? ? }

? ? ? ? if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {

? ? ? ? ? ? int recheck = ctl.get();

? ? ? ? ? ? if (! isRunning(recheck) && remove(command))

? ? ? ? ? ? ? ? reject(command);

? ? ? ? ? ? else if (workerCountOf(recheck) == 0)

? ? ? ? ? ? ? ? addWorker(null, false);

? ? ? ? }

? ? ? ? else if (!addWorker(command, false))

? ? ? ? ? ? reject(command);

? ? }

執(zhí)行流程如下：

如果線程池當(dāng)前線程數(shù)小于corePoolSize，則調(diào)用addWorker創(chuàng)建新線程執(zhí)行任務(wù)，成功返回true，失敗執(zhí)行步驟2。

如果線程池處于RUNNING狀態(tài)，則嘗試加入阻塞隊(duì)列，如果加入阻塞隊(duì)列成功，則嘗試進(jìn)行Double Check，如果加入失敗，則執(zhí)行步驟3。

如果線程池不是RUNNING狀態(tài)或者加入阻塞隊(duì)列失敗，則嘗試創(chuàng)建新線程直到maxPoolSize，如果失敗，則調(diào)用reject()方法運(yùn)行相應(yīng)的拒絕策略。

在步驟2中如果加入阻塞隊(duì)列成功了，則會(huì)進(jìn)行一個(gè)Double Check的過(guò)程。Double Check過(guò)程的主要目的是判斷加入到阻塞隊(duì)里中的線程是否可以被執(zhí)行。如果線程池不是RUNNING狀態(tài)，則調(diào)用remove()方法從阻塞隊(duì)列中刪除該任務(wù)，然后調(diào)用reject()方法處理任務(wù)。否則需要確保還有線程執(zhí)行。

addWorker

當(dāng)線程中的當(dāng)前線程數(shù)小于corePoolSize，則調(diào)用addWorker()創(chuàng)建新線程執(zhí)行任務(wù)，當(dāng)前線程數(shù)則是根據(jù)ctl變量來(lái)獲取的，調(diào)用workerCountOf(ctl)獲取低29位即可：

? ? private static int workerCountOf(int c)? { return c & CAPACITY; }

addWorker(Runnable firstTask, boolean core)方法用于創(chuàng)建線程執(zhí)行任務(wù)，源碼如下：

? ? private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {

? ? ? ? retry:

? ? ? ? for (;;) {

? ? ? ? ? ? int c = ctl.get();

? ? ? ? ? ? // 獲取當(dāng)前線程狀態(tài)

? ? ? ? ? ? int rs = runStateOf(c);

? ? ? ? ? ? if (rs >= SHUTDOWN &&

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ! (rs == SHUTDOWN &&

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? firstTask == null &&

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ! workQueue.isEmpty()))

? ? ? ? ? ? ? ? return false;

? ? ? ? ? ? // 內(nèi)層循環(huán)，worker + 1

? ? ? ? ? ? for (;;) {

? ? ? ? ? ? ? ? // 線程數(shù)量

? ? ? ? ? ? ? ? int wc = workerCountOf(c);

? ? ? ? ? ? ? ? // 如果當(dāng)前線程數(shù)大于線程最大上限CAPACITY? return false

? ? ? ? ? ? ? ? // 若core == true，則與corePoolSize 比較，否則與maximumPoolSize ，大于 return false

? ? ? ? ? ? ? ? if (wc >= CAPACITY ||

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return false;

? ? ? ? ? ? ? ? // worker + 1,成功跳出retry循環(huán)

? ? ? ? ? ? ? ? if (compareAndIncrementWorkerCount(c))

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? break retry;

? ? ? ? ? ? ? ? // CAS add worker 失敗，再次讀取ctl

? ? ? ? ? ? ? ? c = ctl.get();

? ? ? ? ? ? ? ? // 如果狀態(tài)不等于之前獲取的state，跳出內(nèi)層循環(huán)，繼續(xù)去外層循環(huán)判斷

? ? ? ? ? ? ? ? if (runStateOf(c) != rs)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? continue retry;

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? }

? ? ? ? boolean workerStarted = false;

? ? ? ? boolean workerAdded = false;

? ? ? ? Worker w = null;

? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? // 新建線程：Worker

? ? ? ? ? ? w = new Worker(firstTask);

? ? ? ? ? ? // 當(dāng)前線程

? ? ? ? ? ? final Thread t = w.thread;

? ? ? ? ? ? if (t != null) {

? ? ? ? ? ? ? ? // 獲取主鎖：mainLock

? ? ? ? ? ? ? ? final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;

? ? ? ? ? ? ? ? mainLock.lock();

? ? ? ? ? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 線程狀態(tài)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? int rs = runStateOf(ctl.get());

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // rs < SHUTDOWN ==> 線程處于RUNNING狀態(tài)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 或者線程處于SHUTDOWN狀態(tài)，且firstTask == null（可能是workQueue中仍有未執(zhí)行完成的任務(wù)，創(chuàng)建沒(méi)有初始任務(wù)的worker線程執(zhí)行）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (rs < SHUTDOWN ||

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 當(dāng)前線程已經(jīng)啟動(dòng)，拋出異常

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (t.isAlive()) // precheck that t is startable

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? throw new IllegalThreadStateException();

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // workers是一個(gè)HashSet<Worker>

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? workers.add(w);

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 設(shè)置最大的池大小largestPoolSize，workerAdded設(shè)置為true

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? int s = workers.size();

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (s > largestPoolSize)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? largestPoolSize = s;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? workerAdded = true;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 釋放鎖

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? mainLock.unlock();

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? // 啟動(dòng)線程

? ? ? ? ? ? ? ? if (workerAdded) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? t.start();

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? workerStarted = true;

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? // 線程啟動(dòng)失敗

? ? ? ? ? ? if (! workerStarted)

? ? ? ? ? ? ? ? addWorkerFailed(w);

? ? ? ? }

? ? ? ? return workerStarted;

? ? }

判斷當(dāng)前線程是否可以添加任務(wù)，如果可以則進(jìn)行下一步，否則return false；

rs >= SHUTDOWN ，表示當(dāng)前線程處于SHUTDOWN ，STOP、TIDYING、TERMINATED狀態(tài)

rs == SHUTDOWN , firstTask != null時(shí)不允許添加線程，因?yàn)榫€程處于SHUTDOWN 狀態(tài)，不允許添加任務(wù)

rs == SHUTDOWN , firstTask == null，但workQueue.isEmpty() == true，不允許添加線程，因?yàn)閒irstTask == null是為了添加一個(gè)沒(méi)有任務(wù)的線程然后再?gòu)膚orkQueue中獲取任務(wù)的，如果workQueue == null，則說(shuō)明添加的任務(wù)沒(méi)有任何意義。

內(nèi)嵌循環(huán)，通過(guò)CAS worker + 1

獲取主鎖mailLock，如果線程池處于RUNNING狀態(tài)獲取處于SHUTDOWN狀態(tài)且 firstTask == null，則將任務(wù)添加到workers Queue中，然后釋放主鎖mainLock，然后啟動(dòng)線程，然后return true，如果中途失敗導(dǎo)致workerStarted= false，則調(diào)用addWorkerFailed()方法進(jìn)行處理。

在這里需要好好理論addWorker中的參數(shù)，在execute()方法中，有三處調(diào)用了該方法：

第一次：workerCountOf(c) < corePoolSize ==> addWorker(command, true)，這個(gè)很好理解，當(dāng)然線程池的線程數(shù)量小于 corePoolSize ，則新建線程執(zhí)行任務(wù)即可，在執(zhí)行過(guò)程core == true，內(nèi)部與corePoolSize比較即可。

第二次：加入阻塞隊(duì)列進(jìn)行Double Check時(shí)，else if (workerCountOf(recheck) == 0) ==>addWorker(null, false)。如果線程池中的線程==0，按照道理應(yīng)該該任務(wù)應(yīng)該新建線程執(zhí)行任務(wù)，但是由于已經(jīng)該任務(wù)已經(jīng)添加到了阻塞隊(duì)列，那么就在線程池中新建一個(gè)空線程，然后從阻塞隊(duì)列中取線程即可。

第三次：線程池不是RUNNING狀態(tài)或者加入阻塞隊(duì)列失?。篹lse if (!addWorker(command, false))，這里core == fase，則意味著是與maximumPoolSize比較。

在新建線程執(zhí)行任務(wù)時(shí)，將講Runnable包裝成一個(gè)Worker，Woker為ThreadPoolExecutor的內(nèi)部類

Woker內(nèi)部類

Woker的源碼如下：

? ? private final class Worker extends AbstractQueuedSynchronizer

? ? ? ? ? ? implements Runnable {

? ? ? ? private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;

? ? ? ? // task 的thread

? ? ? ? final Thread thread;

? ? ? ? // 運(yùn)行的任務(wù)task

? ? ? ? Runnable firstTask;

? ? ? ? volatile long completedTasks;

? ? ? ? Worker(Runnable firstTask) {

? ? ? ? ? ? //設(shè)置AQS的同步狀態(tài)private volatile int state，是一個(gè)計(jì)數(shù)器，大于0代表鎖已經(jīng)被獲取

? ? ? ? ? ? setState(-1);

? ? ? ? ? ? this.firstTask = firstTask;

? ? ? ? ? ? // 利用ThreadFactory和 Worker這個(gè)Runnable創(chuàng)建的線程對(duì)象

? ? ? ? ? ? this.thread = getThreadFactory().newThread(this);

? ? ? ? }

? ? ? ? // 任務(wù)執(zhí)行

? ? ? ? public void run() {

? ? ? ? ? ? runWorker(this);

? ? ? ? }

? ? }

從Worker的源碼中我們可以看到Woker繼承AQS，實(shí)現(xiàn)Runnable接口，所以可以認(rèn)為Worker既是一個(gè)可以執(zhí)行的任務(wù)，也可以達(dá)到獲取鎖釋放鎖的效果。這里繼承AQS主要是為了方便線程的中斷處理。這里注意兩個(gè)地方：構(gòu)造函數(shù)、run()。構(gòu)造函數(shù)主要是做三件事：1.設(shè)置同步狀態(tài)state為-1，同步狀態(tài)大于0表示就已經(jīng)獲取了鎖，2.設(shè)置將當(dāng)前任務(wù)task設(shè)置為firstTask，3.利用Worker本身對(duì)象this和ThreadFactory創(chuàng)建線程對(duì)象。

當(dāng)線程thread啟動(dòng)（調(diào)用start()方法）時(shí)，其實(shí)就是執(zhí)行Worker的run()方法，內(nèi)部調(diào)用runWorker()。

runWorker

? ? final void runWorker(Worker w) {

? ? ? ? // 當(dāng)前線程

? ? ? ? Thread wt = Thread.currentThread();

? ? ? ? // 要執(zhí)行的任務(wù)

? ? ? ? Runnable task = w.firstTask;

? ? ? ? w.firstTask = null;

? ? ? ? // 釋放鎖，運(yùn)行中斷

? ? ? ? w.unlock(); // allow interrupts

? ? ? ? boolean completedAbruptly = true;

? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? while (task != null || (task = getTask()) != null) {

? ? ? ? ? ? ? ? // worker 獲取鎖

? ? ? ? ? ? ? ? w.lock();

? ? ? ? ? ? ? ? // 確保只有當(dāng)線程是stoping時(shí)，才會(huì)被設(shè)置為中斷，否則清楚中斷標(biāo)示

? ? ? ? ? ? ? ? // 如果線程池狀態(tài) >= STOP ,且當(dāng)前線程沒(méi)有設(shè)置中斷狀態(tài)，則wt.interrupt()

? ? ? ? ? ? ? ? // 如果線程池狀態(tài) < STOP，但是線程已經(jīng)中斷了，再次判斷線程池是否 >= STOP，如果是 wt.interrupt()

? ? ? ? ? ? ? ? if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (Thread.interrupted() &&

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? !wt.isInterrupted())

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? wt.interrupt();

? ? ? ? ? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 自定義方法

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? beforeExecute(wt, task);

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Throwable thrown = null;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 執(zhí)行任務(wù)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 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;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 完成任務(wù)數(shù) + 1

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? w.completedTasks++;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 釋放鎖

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? w.unlock();

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? completedAbruptly = false;

? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? processWorkerExit(w, completedAbruptly);

? ? ? ? }

? ? }

運(yùn)行流程

根據(jù)worker獲取要執(zhí)行的任務(wù)task，然后調(diào)用unlock()方法釋放鎖，這里釋放鎖的主要目的在于中斷，因?yàn)樵趎ew Worker時(shí)，設(shè)置的state為-1，調(diào)用unlock()方法可以將state設(shè)置為0，這里主要原因就在于interruptWorkers()方法只有在state >= 0時(shí)才會(huì)執(zhí)行；

通過(guò)getTask()獲取執(zhí)行的任務(wù)，調(diào)用task.run()執(zhí)行，當(dāng)然在執(zhí)行之前會(huì)調(diào)用worker.lock()上鎖，執(zhí)行之后調(diào)用worker.unlock()放鎖；

在任務(wù)執(zhí)行前后，可以根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景自定義beforeExecute() 和 afterExecute()方法，則兩個(gè)方法在ThreadPoolExecutor中是空實(shí)現(xiàn)；

如果線程執(zhí)行完成，則會(huì)調(diào)用getTask()方法從阻塞隊(duì)列中獲取新任務(wù)，如果阻塞隊(duì)列為空，則根據(jù)是否超時(shí)來(lái)判斷是否需要阻塞；

task == null或者拋出異常（beforeExecute()、task.run()、afterExecute()均有可能）導(dǎo)致worker線程終止，則調(diào)用processWorkerExit()方法處理worker退出流程。

getTask()

? ? private Runnable getTask() {

? ? ? ? boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?

? ? ? ? for (;;) {

? ? ? ? ? ? // 線程池狀態(tài)

? ? ? ? ? ? int c = ctl.get();

? ? ? ? ? ? int rs = runStateOf(c);

? ? ? ? ? ? // 線程池中狀態(tài) >= STOP 或者 線程池狀態(tài) == SHUTDOWN且阻塞隊(duì)列為空，則worker - 1，return null

? ? ? ? ? ? if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {

? ? ? ? ? ? ? ? decrementWorkerCount();

? ? ? ? ? ? ? ? return null;

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? int wc = workerCountOf(c);

? ? ? ? ? ? // 判斷是否需要超時(shí)控制

? ? ? ? ? ? boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;

? ? ? ? ? ? if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut)) && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {

? ? ? ? ? ? ? ? if (compareAndDecrementWorkerCount(c))

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return null;

? ? ? ? ? ? ? ? continue;

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? ? ? // 從阻塞隊(duì)列中獲取task

? ? ? ? ? ? ? ? // 如果需要超時(shí)控制，則調(diào)用poll()，否則調(diào)用take()

? ? ? ? ? ? ? ? Runnable r = timed ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? workQueue.take();

? ? ? ? ? ? ? ? if (r != null)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return r;

? ? ? ? ? ? ? ? timedOut = true;

? ? ? ? ? ? } catch (InterruptedException retry) {

? ? ? ? ? ? ? ? timedOut = false;

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? }

? ? }

timed == true，調(diào)用poll()方法，如果在keepAliveTime時(shí)間內(nèi)還沒(méi)有獲取task的話，則返回null，繼續(xù)循環(huán)。timed == false，則調(diào)用take()方法，該方法為一個(gè)阻塞方法，沒(méi)有任務(wù)時(shí)會(huì)一直阻塞掛起，直到有任務(wù)加入時(shí)對(duì)該線程喚醒，返回任務(wù)。

在runWorker()方法中，無(wú)論最終結(jié)果如何，都會(huì)執(zhí)行processWorkerExit()方法對(duì)worker進(jìn)行退出處理。

processWorkerExit()

? ? private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {

? ? ? ? // true：用戶線程運(yùn)行異常,需要扣減

? ? ? ? // false：getTask方法中扣減線程數(shù)量

? ? ? ? if (completedAbruptly)

? ? ? ? ? ? decrementWorkerCount();

? ? ? ? // 獲取主鎖

? ? ? ? final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;

? ? ? ? mainLock.lock();

? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? completedTaskCount += w.completedTasks;

? ? ? ? ? ? // 從HashSet中移出worker

? ? ? ? ? ? workers.remove(w);

? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? mainLock.unlock();

? ? ? ? }

? ? ? ? // 有worker線程移除，可能是最后一個(gè)線程退出需要嘗試終止線程池

? ? ? ? tryTerminate();

? ? ? ? int c = ctl.get();

? ? ? ? // 如果線程為running或shutdown狀態(tài)，即tryTerminate()沒(méi)有成功終止線程池，則判斷是否有必要一個(gè)worker

? ? ? ? if (runStateLessThan(c, STOP)) {

? ? ? ? ? ? // 正常退出，計(jì)算min：需要維護(hù)的最小線程數(shù)量

? ? ? ? ? ? if (!completedAbruptly) {

? ? ? ? ? ? ? ? // allowCoreThreadTimeOut 默認(rèn)false：是否需要維持核心線程的數(shù)量

? ? ? ? ? ? ? ? int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;

? ? ? ? ? ? ? ? // 如果min ==0 或者workerQueue為空，min = 1

? ? ? ? ? ? ? ? if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? min = 1;

? ? ? ? ? ? ? ? // 如果線程數(shù)量大于最少數(shù)量min，直接返回，不需要新增線程

? ? ? ? ? ? ? ? if (workerCountOf(c) >= min)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return; // replacement not needed

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? // 添加一個(gè)沒(méi)有firstTask的worker

? ? ? ? ? ? addWorker(null, false);

? ? ? ? }

? ? }

首先completedAbruptly的值來(lái)判斷是否需要對(duì)線程數(shù)-1處理，如果completedAbruptly == true，說(shuō)明在任務(wù)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了異常，那么需要進(jìn)行減1處理，否則不需要，因?yàn)闇p1處理在getTask()方法中處理了。然后從HashSet中移出該worker，過(guò)程需要獲取mainlock。然后調(diào)用tryTerminate()方法處理，該方法是對(duì)最后一個(gè)線程退出做終止線程池動(dòng)作。如果線程池沒(méi)有終止，那么線程池需要保持一定數(shù)量的線程，則通過(guò)addWorker(null,false)新增一個(gè)空的線程。

addWorkerFailed()

在addWorker()方法中，如果線程t==null，或者在add過(guò)程出現(xiàn)異常，會(huì)導(dǎo)致workerStarted == false，那么在最后會(huì)調(diào)用addWorkerFailed()方法：

? ? private void addWorkerFailed(Worker w) {

? ? ? ? final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;

? ? ? ? mainLock.lock();

? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? // 從HashSet中移除該worker

? ? ? ? ? ? if (w != null)

? ? ? ? ? ? ? ? workers.remove(w);

? ? ? ? ? ? // 線程數(shù) - 1

? ? ? ? ? ? decrementWorkerCount();

? ? ? ? ? ? // 嘗試終止線程

? ? ? ? ? ? tryTerminate();

? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? mainLock.unlock();

? ? ? ? }

? ? }

整個(gè)邏輯顯得比較簡(jiǎn)單。

tryTerminate()

當(dāng)線程池涉及到要移除worker時(shí)候都會(huì)調(diào)用tryTerminate()，該方法主要用于判斷線程池中的線程是否已經(jīng)全部移除了，如果是的話則關(guān)閉線程池。

? ? final void tryTerminate() {

? ? ? ? for (;;) {

? ? ? ? ? ? int c = ctl.get();

? ? ? ? ? ? // 線程池處于Running狀態(tài)

? ? ? ? ? ? // 線程池已經(jīng)終止了

? ? ? ? ? ? // 線程池處于ShutDown狀態(tài)，但是阻塞隊(duì)列不為空

? ? ? ? ? ? if (isRunning(c) ||

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? runStateAtLeast(c, TIDYING) ||

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))

? ? ? ? ? ? ? ? return;

? ? ? ? ? ? // 執(zhí)行到這里，就意味著線程池要么處于STOP狀態(tài)，要么處于SHUTDOWN且阻塞隊(duì)列為空

? ? ? ? ? ? // 這時(shí)如果線程池中還存在線程，則會(huì)嘗試中斷線程

? ? ? ? ? ? if (workerCountOf(c) != 0) {

? ? ? ? ? ? ? ? // /線程池還有線程，但是隊(duì)列沒(méi)有任務(wù)了，需要中斷喚醒等待任務(wù)的線程

? ? ? ? ? ? ? ? // （runwoker的時(shí)候首先就通過(guò)w.unlock設(shè)置線程可中斷，getTask最后面的catch處理中斷）

? ? ? ? ? ? ? ? interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);

? ? ? ? ? ? ? ? return;

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;

? ? ? ? ? ? mainLock.lock();

? ? ? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? ? ? // 嘗試終止線程池

? ? ? ? ? ? ? ? if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? terminated();

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 線程池狀態(tài)轉(zhuǎn)為TERMINATED

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? termination.signalAll();

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return;

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? ? ? mainLock.unlock();

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? }

? ? }

在關(guān)閉線程池的過(guò)程中，如果線程池處于STOP狀態(tài)或者處于SHUDOWN狀態(tài)且阻塞隊(duì)列為null，則線程池會(huì)調(diào)用interruptIdleWorkers()方法中斷所有線程，注意ONLY_ONE== true，表示僅中斷一個(gè)線程。

interruptIdleWorkers

? ? private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {

? ? ? ? final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;

? ? ? ? mainLock.lock();

? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? for (Worker w : workers) {

? ? ? ? ? ? ? ? Thread t = w.thread;

? ? ? ? ? ? ? ? if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? t.interrupt();

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? } catch (SecurityException ignore) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? w.unlock();

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? if (onlyOne)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? break;

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? mainLock.unlock();

? ? ? ? }

? ? }

onlyOne==true僅終止一個(gè)線程，否則終止所有線程。

線程終止

線程池ThreadPoolExecutor提供了shutdown()和shutDownNow()用于關(guān)閉線程池。

shutdown()：按過(guò)去執(zhí)行已提交任務(wù)的順序發(fā)起一個(gè)有序的關(guān)閉，但是不接受新任務(wù)。

shutdownNow() :嘗試停止所有的活動(dòng)執(zhí)行任務(wù)、暫停等待任務(wù)的處理，并返回等待執(zhí)行的任務(wù)列表。

shutdown

? ? public void shutdown() {

? ? ? ? final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;

? ? ? ? mainLock.lock();

? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? checkShutdownAccess();

? ? ? ? ? ? // 推進(jìn)線程狀態(tài)

? ? ? ? ? ? advanceRunState(SHUTDOWN);

? ? ? ? ? ? // 中斷空閑的線程

? ? ? ? ? ? interruptIdleWorkers();

? ? ? ? ? ? // 交給子類實(shí)現(xiàn)

? ? ? ? ? ? onShutdown();

? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? mainLock.unlock();

? ? ? ? }

? ? ? ? tryTerminate();

? ? }

shutdownNow

? ? public List<Runnable> shutdownNow() {

? ? ? ? List<Runnable> tasks;

? ? ? ? final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;

? ? ? ? mainLock.lock();

? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? checkShutdownAccess();

? ? ? ? ? ? advanceRunState(STOP);

? ? ? ? ? ? // 中斷所有線程

? ? ? ? ? ? interruptWorkers();

? ? ? ? ? ? // 返回等待執(zhí)行的任務(wù)列表

? ? ? ? ? ? tasks = drainQueue();

? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? mainLock.unlock();

? ? ? ? }

? ? ? ? tryTerminate();

? ? ? ? return tasks;

? ? }

與shutdown不同，shutdownNow會(huì)調(diào)用interruptWorkers()方法中斷所有線程。

? ? private void interruptWorkers() {

? ? ? ? final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;

? ? ? ? mainLock.lock();

? ? ? ? try {

? ? ? ? ? ? for (Worker w : workers)

? ? ? ? ? ? ? ? w.interruptIfStarted();

? ? ? ? } finally {

? ? ? ? ? ? mainLock.unlock();

? ? ? ? }

? ? }

同時(shí)會(huì)調(diào)用drainQueue()方法返回等待執(zhí)行到任務(wù)列表。

? ? private List<Runnable> drainQueue() {

? ? ? ? BlockingQueue<Runnable> q = workQueue;

? ? ? ? ArrayList<Runnable> taskList = new ArrayList<Runnable>();

? ? ? ? q.drainTo(taskList);

? ? ? ? if (!q.isEmpty()) {

? ? ? ? ? ? for (Runnable r : q.toArray(new Runnable[0])) {

? ? ? ? ? ? ? ? if (q.remove(r))

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? taskList.add(r);

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? }

? ? ? ? return taskList;

? ? }

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