关于java:编程之美从线程池状态管理来看二进制操作之美

二进制操作在框架设计中被频繁应用，应用二进制在不同场景有晋升计算速度、较少内存占用等多种长处；

上面，咱们根据线程池的状态治理，来看下怎么通过操作二进制对状态进行治理，过程中会发现编程之美~

线程池状态

首先，为了文章的完整性，咱们还是先理解一下线程池的状态，总结如下如：

线程池状态分为5种：RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED

状态代表的含意

RUNNING：（运行）接管新task，并且解决正在排队的task，不中断正在执行的工作
SHUTDOWN：（敞开）不承受新的task，只解决正在排队的task，不中断正在执行的工作
STOP：（进行）不承受新的task，也不解决正在排队的task，并且中断正在执行的工作
TIDYING：（整顿）所有的task都曾经终止，上述提到的workCount以后沉闷线程数为0，被中断的工作和正在排队的工作执行当前任务的terminated()钩子办法
TERMINATED：（已终止）标识上述的TIDYING的过程完结，标识以后线程池胜利齐全进行的状态

状态转换

大抵的流程就是：

RUNNING –> SHUTDOWN –> STOP –> TIDYING –> TERMINATED

上述流程是一个单方向的程序，也就是说不会呈现相似于STOP –> SHUTDOWN 这种状况；

另外，并不是每一个状态多必须通过的；

什么时候进行线程池的状态转换呢？

RUNNING -> SHUTDOWN：调用终止线程的办法shutdown()后
RUNNING or SHUTDOWN -> STOP：调用shutdownNow()办法后，不论以后在RUNNING状态还是SHUTDOWN状态，都是间接转为STOP状态
SHUTDOWN -> TIDYING：SHUTDOWN状态下当期待队列和正在执行的工作都为空时，状态转为TIDYING
STOP -> TIDYING：STOP状态下当正在执行的工作全副中断结束后，状态转为TIDYING
TIDYING -> TERMINATED：TIDYING状态下当所有的terminated()钩子办法全副执行结束后，状态转为TERMINATED，线程池敞开结束！

治理线程池状态

线程池中治理线程池状态和线程池以后沉闷线程数，是通过一个AtomicInteger变量来治理这两个状态的

什么？一个变量治理两个这么不相干的状态？对的;

CTL变量何许人也

让咱们来看一下线程池针对这部分的实现：

    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; }
    private static boolean isRunning(int c) {  return c < SHUTDOWN;}

上面，咱们来分析一下上述的实现：
线程池蕴含5种状态如下：具体线程的状态代表的含意和状态的转换，上面会有解说：

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

    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;

咱们晓得在java中 int 类型占用4个字节32位存储，上述的几种状态：
底层存储二进制为：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111(-1)
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000(0)
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001(1)
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010(2)
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011(3)

左移<<COUNT_BITS位， COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3 也就是 COUNT_BITS = 29，改句子阐明用32位的前3位存储线程池的状态
后29位存储线程池中以后线程的个数， << COUNT_BITS后，变为上面的二进制：

1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
0100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
0110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

咱们能够看到，前三位存储的是标识线程状态的二进制

对于初始化存储这些状态的变量 AtomicInteger ctl

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

初始化AtomicInteger变量ctl，其中ctlOf(RUNNING, 0) 代码为：

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

其中rs标识线程池以后状态，wc为work count标识当前工作线程的数量

上述传入的是ctlOf(RUNNING, 0) ，以后状态为RUNING也就是1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 ，wc为0，也就是当前工作线程数为0，其二进制为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 ，做"|"或操作，即

1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 | 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
= 1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

上述失去的后果1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000就标识，以后线程池状态为RUNNING，线程池沉闷线程个数为0！

如何治理？

通过上述创立的ctl变量获取线程池以后状态和线程中沉闷线程个数这两个状态：

获取线程池以后状态，咱们能够想一下该如何获取呢？当初晓得的是ctl的前3位是线程池的状态，那咱们间接结构一个前三位为1，后29位为0的int即可，而后取余就能够了呗，上面看下源码的实现，就是如此：
应用办法runStateOf

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

其中CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1 转化为二进制为：
0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
取反”~”后，二进制为：
1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
也就是将前3位全副变为1，前面全副变为0；
接下来，传入的ctl变量和~CAPACITY做“&”操作，只会保留ctl变量的前3位变量，后29位变量全副为0；

例如：一个标识以后状态为STOP状态的线程池和以后沉闷线程数为3的ctl变量为：
0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
和上述失去的1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000做“&”操作后失去：
0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 和上述剖析的STOP的状态的二进制雷同！即取得了以后线程的状态！

获取线程池以后状态，也很简略，咱们晓得ctl变量的32的后29位存储的是以后沉闷线程数，间接结构一个前三位为0，后29位为1的int即可，而后取余就能够获取到了
应用办法workerCountOf

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

上述晓得CAPACITY为：0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

例如：一个标识以后状态为STOP状态的线程池和以后沉闷线程数为3的ctl变量为：
0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 和 0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 取与后:
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
标识以后线程池中沉闷线程数量为3！

一些办法

1、计算ctl的值

办法：

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

其中，入参rs代表以后线程状态，wc代表以后沉闷线程数，取“|”或即可
上述代码不呈现问题的前提是：rs只应用的前3位，wc只应用了后29位！

2、判断以后线程池是否正在运行

办法：

private static boolean isRunning(int c) {  return c <小于SHUTDOWN;}值即可！

上述咱们晓得，5中状态只有RUNNING小于0，SHUTDOWN状态等于0，其余的都是大于0的，所以咱们间接把给定的ctl值小于SHUTDOWN值即可！

最初

上述，咱们介绍了线程池的状态治理局部，次要通过不同地位的二进制来进行标识不同的状态，工作学习还会发现更多奇妙美好的设计，期待着作为程序员咱们去发现；

关于java:编程之美从线程池状态管理来看二进制操作之美

线程池状态

状态代表的含意

状态转换

治理线程池状态

CTL变量何许人也

如何治理？

一些办法

最初

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