1.線程池的初始化

• 構(gòu)造參數(shù)

• 提交任務(wù)方法 execute解析
  public void execute(Runnable command)
  第一步，首先創(chuàng)建核心線程處理任務(wù)

       //判定線程池線程數(shù)量是否小于核心線程數(shù)
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            //增加核心線程數(shù)成功直接返回
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }

第二步，走到這一步，說明核心線程已經(jīng)創(chuàng)建完畢，新提交的任務(wù)走下面的處理流程

    //檢查線程池狀態(tài)，并且將任務(wù)加入隊列
       if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            //double check線程池狀態(tài)
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
              //線程池狀態(tài)不符合條件，則從隊列移除任務(wù)并且使用拒絕策略處理任務(wù)
                reject(command);
             //線程池狀態(tài)符合條件，但發(fā)現(xiàn)線程數(shù)為0，則增加線程，覺得是個兜底，
             //防止出現(xiàn)任務(wù)隊列有任務(wù)卻沒有線程來處理的情況，極端情況下會有所有線程都銷毀了 
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }

第三步，任務(wù)隊列滿了，會嘗試建立非核心線程處理任務(wù)，否則使用拒絕策略

else if (!addWorker(command, false))
       //如果創(chuàng)建非核心線程失?。ㄟ_到最大線程數(shù)），則任務(wù)交給拒絕策略來處理
       reject(command);

小結(jié),提交任務(wù)處理流程

2.核心方法addWorker解析

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core)

第一部分，判斷線程池是否符合增加線程r條件，不可以直接返回false
符合條件，直接cas增加線程池線程數(shù)量繼續(xù)，并繼續(xù)下一步真正的增加線程
??不符合條件的情況
??? 1.線程池狀態(tài)為STOP、TIDYING、TERMINATED,這些狀態(tài)下不允許增加Worker
??? 2.線程池狀態(tài)為SHUTDOWN
????2.1新提交的任務(wù)不為空 或者 2.2新提交的任務(wù)為空，并且隊列為空
????相當(dāng)于判斷條if (rs == SHUTDOWN && (firstTask != null || workQueue.isEmpty())) return false;
????2.1的情況，SHUTDOWN狀態(tài)下線程池不接受新任務(wù)，所以返回false
????2.2的情況，SHUTDOWN狀態(tài)下,新任務(wù)為空，這種情況為單純的增加線程，例如execute中這段代碼

     else if (workerCountOf(recheck) == 0)
           addWorker(null, false)

????此時,SHUTDOWN狀態(tài)下且任務(wù)隊列為空，即不存在需要執(zhí)行的任務(wù)，無需增加線程，所以也返回false
??? 3.線程數(shù)量超限
???? 3.1 超過線程池最大線程容量(一般不會，很大的一個數(shù))
???? 3.2 超過核心線程數(shù)，或者最大線程數(shù)

        retry:
        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);

            // Check if queue empty only if necessary.
            if (rs >= SHUTDOWN &&
                    ! (rs == SHUTDOWN &&
                            firstTask == null &&
                            ! workQueue.isEmpty()))
                return false;

            for (;;) {
                int wc = workerCountOf(c);
                if (wc >= CAPACITY ||
                        wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                    return false;
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                //cas 數(shù)量增加成功，則跳出循環(huán)進行到下一步
                    break retry;
                c = ctl.get();  // Re-read ctl
                if (runStateOf(c) != rs)
                    continue retry;
                // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
            }
        }

第二部分，真正的去增加線程
創(chuàng)建Worker，加入到線程池，并啟動Worker
將worker加入到線程池前，會再次檢查線程池的狀態(tài)，
因為并發(fā)情況下execute、shutdown、shutdownNow等方法完全可能并發(fā)執(zhí)行，mainLock保護之外的代碼都可能并行
worker成功加入線程池后，會啟動該worker
啟動失敗執(zhí)行 addWorkerFailed 移除worker，維護數(shù)量，并且嘗試中止線程池，這種情況往往是線程池狀態(tài)發(fā)生變化
操縱線程池的wokers列表，都是在mainlock的保護之下進行的，所以不會存在并發(fā)問題

        boolean workerStarted = false;
        boolean workerAdded = false;
        ThreadPoolExecutor.Worker w = null;
        try {
            w = new ThreadPoolExecutor.Worker(firstTask);
            final Thread t = w.thread;
            if (t != null) {
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
                mainLock.lock();
                try {
                    // Recheck while holding lock.
                    // Back out on ThreadFactory failure or if
                    // shut down before lock acquired.
                    int rs = runStateOf(ctl.get());

                    if (rs < SHUTDOWN ||
                            (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                        if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                            throw new IllegalThreadStateException();
                        workers.add(w);
                        int s = workers.size();
                        if (s > largestPoolSize)
                            largestPoolSize = s;
                        workerAdded = true;
                    }
                } finally {
                    mainLock.unlock();
                }
                if (workerAdded) {
                    t.start();
                    workerStarted = true;
                }
            }
        } finally {
            if (! workerStarted)
                addWorkerFailed(w);
        }
        return workerStarted;

3.Worker的運行

3.1 構(gòu)造worker

       Worker(Runnable firstTask) {
          //線程中斷之前都會判定state>=0，這里設(shè)置state為-1 保證運行runwoker前不被中斷，
            setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
            this.firstTask = firstTask;
            //把自身當(dāng)做runnable傳入線程,線程start會調(diào)用woker的run方法
            this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
        }
        public void run() {
            runWorker(this);
        }

3.2 runWorker方法

final void runWorker(ThreadPoolExecutor.Worker w) {
        Thread wt = Thread.currentThread();
        Runnable task = w.firstTask;
        w.firstTask = null;
       //unlock將state設(shè)置為0，之后就允許打斷當(dāng)前線程了
        w.unlock(); // allow interrupts
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
            //循環(huán)獲取任務(wù)，當(dāng)獲取任務(wù)為空或者執(zhí)行任務(wù)拋異常，線程結(jié)束，注意這兩個就是線程結(jié)束的條件 
            // getTask方法可能阻塞等待,阻塞的過程其實就是線程空閑的過程，阻塞超過時限，就會獲取不到任務(wù)，進而線程會結(jié)束
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                //在worker鎖的保護之下執(zhí)行任務(wù)，獲取這個lock以后，worker進入執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)了
                w.lock();
                // If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
                // if not, ensure thread is not interrupted.  This
                // requires a recheck in second case to deal with
                // shutdownNow race while clearing interrupt
                //如果線程池正在終止，確保當(dāng)前線程處于打斷狀態(tài)，task仍然會被執(zhí)行，但下次循環(huán)getTask會為空，進而worker退出
                if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                        (Thread.interrupted() &&
                                runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                        !wt.isInterrupted())
                    wt.interrupt();
                try {
                    //執(zhí)行任務(wù)前鉤子
                    beforeExecute(wt, task);
                    Throwable thrown = null;
                    try {
                        //執(zhí)行任務(wù)，從這里可以看出，我們定義任務(wù)要處理所有異常，不要拋給線程池會導(dǎo)致線程退出的
                        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 {
                        //執(zhí)行完畢后的鉤子
                        afterExecute(task, thrown);
                    }
                } finally {
                    task = null;
                    w.completedTasks++;
                    w.unlock();
                }
            }
          //正常結(jié)束，會有這個標(biāo)識，如果異常結(jié)束則為true
            completedAbruptly = false;
        } finally {
            //線程結(jié)束后執(zhí)行
            processWorkerExit(w, completedAbruptly);
        }
    }

3.3 getTask方法

        boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);

            // Check if queue empty only if necessary.
            /**
             * 判斷線程池的狀態(tài)，是否適合退出線程
             * 1.線程池狀態(tài)大于等于STOP 返回null，worker退出
             * 線程池狀態(tài)=SHUTDOWN 并且任務(wù)隊列為空,返回null，worker退出
             */
            if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
                decrementWorkerCount();
                return null;
            }

            int wc = workerCountOf(c);

            // Are workers subject to culling?
            /**
             * 判斷當(dāng)前線程是否允許超時
             * 1.設(shè)置核心線程允許超時allowCoreThreadTimeOut
             * 2.線程池當(dāng)前線程數(shù)超過核心線程數(shù)
             */
            boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
            /**
             * 判斷當(dāng)前線程是否可以退出
             * 第一步 判定當(dāng)前線程是否符合退出的基本條件
             * 1.線程池線程數(shù)大于最大線程數(shù) （為了保證線程池數(shù)量可控）或者
             * 2.當(dāng)前線程允許超時并且已經(jīng)超時（為了處理真正超時的線程）
             * 符合線程退出的基本條件以后再進行第二步的判斷
             * 第二步，判定當(dāng)前的線程池狀態(tài)，是否可以支持線程退出
             * 1,線程池線程數(shù) 大于1 （不是最后一個線程就可以直接退出）或者
             * 2.線程池任務(wù)隊列為空（相當(dāng)于(wc <= 1 && workQueue.isEmpty()) 最后一個線程需要隊列為空才可以退出）
             * 符合兩步的條件的線程，可以正常退出
             */
            if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
                    && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
                if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                    return null;
                //cas失敗，繼續(xù)自旋
                continue;
            }
            //獲取任務(wù)
            try {
                //worker線程會在這里阻塞等待獲取任務(wù)，如果woker線程允許超時，則阻塞等待一段時間
                //不允許超時，則會一直阻塞在這里，直到能獲取到任務(wù)
               //這里會響應(yīng)中斷，一旦線程池關(guān)閉，會中斷worker線程，等待任務(wù)的阻塞狀態(tài)將被打破
                Runnable r = timed ?
                        workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                        workQueue.take();
                if (r != null)
                    return r;
                //獲取不到任務(wù)，則標(biāo)記為超時，繼續(xù)下次循環(huán)從而返回任務(wù)為空
                timedOut = true;
            } catch (InterruptedException retry) {
                timedOut = false;
            }
        }

3.4 processWorkerExit方法

         //異常退出，需要維護線程數(shù)量
        if (completedAbruptly) // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
            decrementWorkerCount();
        //鎖保護下維護任務(wù)完成數(shù)量
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            completedTaskCount += w.completedTasks;
            workers.remove(w);
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        //worker數(shù)量減少，嘗試中止線程池
        tryTerminate();

        int c = ctl.get();
        //線程池沒有中止的話
        if (runStateLessThan(c, STOP)) {
            //正常退出的情況
            if (!completedAbruptly) {
                //計算線程池最小維持線程數(shù)
                int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
                if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
                    min = 1;
                //線程池數(shù)量多于最小維持?jǐn)?shù)量，則直接結(jié)束,這里就是worker的run方法真正結(jié)束的地方了
                if (workerCountOf(c) >= min)
                    return; // replacement not needed
            }
            //非正常退出的情況，再次增加worker，比如worker執(zhí)行任務(wù)時拋異常了導(dǎo)致worker結(jié)束，需要追加新的worker
            addWorker(null, false);
        }

4.線程池的關(guān)閉

4.1 shutdown方法

 final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            checkShutdownAccess();
            //修改線程池狀態(tài)，這步以后線程池不再接收新的任務(wù)了，加入不到任務(wù)隊列
            advanceRunState(SHUTDOWN);
           //中斷非執(zhí)行狀態(tài)的worker，從這里可以看出shutdown不會中斷運行中（正在執(zhí)行任務(wù)）的worker
            interruptIdleWorkers();
            onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
       //嘗試中止線程池
        tryTerminate();

4.2 shutdownNow
關(guān)閉比較暴力，可能會丟失任務(wù)

       List<Runnable> tasks;
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            checkShutdownAccess();
            //修改線程池狀態(tài)，這步以后線程池不再接收新的任務(wù)了，加入不到任務(wù)隊列
            advanceRunState(STOP);
            //打斷所有的worker
            interruptWorkers();
           //返回任務(wù)隊列中沒有執(zhí)行的任務(wù)
            tasks = drainQueue();
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        //嘗試中止線程池
        tryTerminate();
        return tasks;

4.3 interruptIdleWorkers
中斷未執(zhí)行任務(wù)的worker

        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            for (ThreadPoolExecutor.Worker w : workers) {
                Thread t = w.thread;
                if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
                    //這里能獲取worker的鎖，說明worker處于非執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)，執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)下獲取不到鎖
                    try {
                        t.interrupt();
                    } catch (SecurityException ignore) {
                    } finally {
                        w.unlock();
                    }
                }
                if (onlyOne)
                    break;
            }
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }

4.4 interruptWorkers
中斷所有的worker

        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            for (ThreadPoolExecutor.Worker w : workers)
               //這里不管woker是否在執(zhí)行任務(wù)，直接打斷
                w.interruptIfStarted();
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }

4.5 tryTerminate
嘗試中止線程池，此方法被可能中止線程池的操作調(diào)用，如下
1.減少線程數(shù)量
2.在shutdown過程中移除任務(wù)
3.加入worker失敗
4.shutdownNow 過程
5.worker執(zhí)行完畢

        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            /**
             * 這幾種情況，不需要進一步終止，直接返回
             * 1,線程池狀態(tài)：RUNNING,TIDYING,TERMINATED
             * 2. SHUTDOWN狀態(tài)下，且隊列不為空
             */
            if (isRunning(c) ||
                    runStateAtLeast(c, TIDYING) ||
                    (runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))
                return;
            //執(zhí)行到這里說明，線程池處于SHUTDOWN 并且workQueue空了 or STOP （這個狀態(tài)不用關(guān)心workQueue）
            if (workerCountOf(c) != 0) { // Eligible to terminate
                //線程池線程數(shù)量不為0，中斷一個空閑的Worker
                interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
                return;
            }
           //執(zhí)行到這里，說明線程池線程數(shù)量為0了，可以關(guān)閉線程池了
            final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
            mainLock.lock();
            try {
               //在mainlock的保護之下，更改線程池狀態(tài)到TIDYING
                if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
                    try {
                        //執(zhí)行鉤子方法
                        terminated();
                    } finally {
                        //更改線程池狀態(tài)到TERMINATED
                        ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
                        termination.signalAll();
                    }
                    return;
                }
            } finally {
                mainLock.unlock();
            }
            // else retry on failed CAS
        }

5.涉及到的鎖

mainLock 線程池級別的鎖
更改線程池狀態(tài)，以及訪問workers列表（循環(huán)，增加、移除），都需要mainlock的保護下進行
worker lock ,worker級別的鎖
worker獲取任務(wù)以后，需要獲取該鎖，然后執(zhí)行任務(wù)，任務(wù)執(zhí)行完畢釋放該鎖
判定worker是否可以被中斷，也是通過該鎖，其他線程如果能獲取該鎖，說明worker處于沒有正在執(zhí)行任務(wù)的狀態(tài)，可以進行中斷操作