关于高并发:你知道线程池是如何退出程序的吗

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摘要： 本文，咱们就来从源码角度深度解析线程池是如何优雅的退出程序的。

本文分享自华为云社区《【高并发】从源码角度深度解析线程池是如何实现优雅退出的》，作者：冰河。

本文，咱们就来从源码角度深度解析线程池是如何优雅的退出程序的。首先，咱们来看下 ThreadPoolExecutor 类中的 shutdown() 办法。

当应用线程池的时候，调用了 shutdown() 办法后，线程池就不会再承受新的执行工作了。然而在调用 shutdown() 办法之前放入工作队列中的工作还是要执行的。此办法是非阻塞办法，调用后会立刻返回，并不会期待工作队列中的工作全副执行结束后再返回。咱们看下 shutdown() 办法的源代码，如下所示。

public void shutdown() {
    // 获取线程池的全局锁
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 查看是否有敞开线程池的权限
        checkShutdownAccess();
        // 将以后线程池的状态设置为 SHUTDOWN
        advanceRunState(SHUTDOWN);
        // 中断 Worker 线程
        interruptIdleWorkers();
        // 为 ScheduledThreadPoolExecutor 调用钩子函数
        onShutdown(); // hook for} finally {
        // 开释线程池的全局锁
        mainLock.unlock();}
    // 尝试将状态变为 TERMINATED
    tryTerminate();}

总体来说，shutdown() 办法的代码比较简单，首先查看了是否有权限来敞开线程池，如果有权限，则再次检测是否有中断工作线程的权限，如果没有权限，则会抛出 SecurityException 异样，代码如下所示。

// 查看是否有敞开线程池的权限
checkShutdownAccess();
// 将以后线程池的状态设置为 SHUTDOWN
advanceRunState(SHUTDOWN);
// 中断 Worker 线程
interruptIdleWorkers();

其中，checkShutdownAccess() 办法的实现代码如下所示。

private void checkShutdownAccess() {SecurityManager security = System.getSecurityManager();
    if (security != null) {security.checkPermission(shutdownPerm);
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {for (Worker w : workers)
                security.checkAccess(w.thread);
        } finally {mainLock.unlock();
        }
    }
}

对于 checkShutdownAccess() 办法的代码了解起来比较简单，就是检测是否具备敞开线程池的权限，期间应用了线程池的全局锁。

接下来，咱们看 advanceRunState(int) 办法的源代码，如下所示。

private void advanceRunState(int targetState) {for (;;) {int c = ctl.get();
        if (runStateAtLeast(c, targetState) ||
            ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))))
            break;
    }
}

advanceRunState(int) 办法的整体逻辑就是：判断以后线程池的状态是否为指定的状态，在 shutdown() 办法中传递的状态是 SHUTDOWN，如果是 SHUTDOWN，则间接返回；如果不是 SHUTDOWN，则将以后线程池的状态设置为 SHUTDOWN。

接下来，咱们看看 showdown() 办法调用的 interruptIdleWorkers() 办法，如下所示。

private void interruptIdleWorkers() {interruptIdleWorkers(false);
}

能够看到，interruptIdleWorkers() 办法调用的是 interruptIdleWorkers(boolean) 办法，持续看 interruptIdleWorkers(boolean) 办法的源代码，如下所示。

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();
    }
}

上述代码的总体逻辑为：获取线程池的全局锁，循环所有的工作线程，检测线程是否被中断，如果没有被中断，并且 Worker 线程取得了锁，则执行线程的中断办法，并开释线程获取到的锁。此时如果 onlyOne 参数为 true，则退出循环。否则，循环所有的工作线程，执行雷同的操作。最终，开释线程池的全局锁。

接下来，咱们看下 shutdownNow() 办法。

如果调用了线程池的 shutdownNow() 办法，则线程池不会再承受新的执行工作，也会将工作队列中存在的工作抛弃，正在执行的 Worker 线程也会被立刻中断，同时，办法会立即返回，此办法存在一个返回值，也就是当前任务队列中被抛弃的工作列表。

shutdownNow() 办法的源代码如下所示。

public List<Runnable> shutdownNow() {
    List<Runnable> tasks;
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 查看是否有敞开权限
        checkShutdownAccess();
        // 设置线程池的状态为 STOP
        advanceRunState(STOP);
        // 中断所有的 Worker 线程
        interruptWorkers();
        // 将工作队列中的工作挪动到 tasks 汇合中
        tasks = drainQueue();} finally {mainLock.unlock();
    }
    / 尝试将状态变为 TERMINATED
    tryTerminate();
    // 返回 tasks 汇合
    return tasks;
}

shutdownNow() 办法的源代码的总体逻辑与 shutdown() 办法基本相同，只是 shutdownNow() 办法将线程池的状态设置为 STOP，中断所有的 Worker 线程，并且将工作队列中的所有工作挪动到 tasks 汇合中并返回。

能够看到，shutdownNow() 办法中断所有的线程时，调用了 interruptWorkers() 办法，接下来，咱们就看下 interruptWorkers() 办法的源代码，如下所示。

private void interruptWorkers() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {for (Worker w : workers)
            w.interruptIfStarted();} finally {mainLock.unlock();
    }
}

interruptWorkers() 办法的逻辑比较简单，就是取得线程池的全局锁，循环所有的工作线程，顺次中断线程，最初开释线程池的全局锁。

在 interruptWorkers() 办法的外部，实际上调用的是 Worker 类的 interruptIfStarted() 办法来中断线程，咱们看下 Worker 类的 interruptIfStarted() 办法的源代码，如下所示。

void interruptIfStarted() {
    Thread t;
    if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
        try {t.interrupt();
        } catch (SecurityException ignore) {}}
}

发现其本质上调用的还是 Thread 类的 interrupt() 办法来中断线程。

当线程池调用了 awaitTermination(long, TimeUnit) 办法后，会阻塞调用者所在的线程，直到线程池的状态批改为 TERMINATED 才返回，或者达到了超时工夫返回。接下来，咱们看下 awaitTermination(long, TimeUnit) 办法的源代码，如下所示。

public boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException {
    // 获取间隔超时工夫残余的时长
    long nanos = unit.toNanos(timeout);
    // 获取 Worker 线程的的全局锁
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    // 加锁
    mainLock.lock();
    try {for (;;) {
            // 以后线程池状态为 TERMINATED 状态，会返回 true
            if (runStateAtLeast(ctl.get(), TERMINATED))
                return true;
            // 达到超时工夫，已超时，则返回 false
            if (nanos <= 0)
                return false;
            // 重置间隔超时工夫的残余时长
            nanos = termination.awaitNanos(nanos);
        }
    } finally {
        // 开释锁
        mainLock.unlock();}
}

上述代码的总体逻辑为：首先获取 Worker 线程的独占锁，后在循环判断以后线程池是否曾经是 TERMINATED 状态，如果是则间接返回 true，否则检测是否曾经超时，如果曾经超时，则返回 false。

如果未超时，则重置间隔超时工夫的残余时长。接下来，进入下一轮循环，再次检测以后线程池是否曾经是 TERMINATED 状态，如果是则间接返回 true，否则检测是否曾经超时，如果曾经超时，则返回 false。

如果未超时，则重置间隔超时工夫的残余时长。以此循环，直到线程池的状态变为 TERMINATED 或者曾经超时。

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正文完