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前言
后面一遍文章 咱们看了下 FutureTask 的源码，晓得了怎么样去获取一个工作的返回值，明天咱们看下 ThreadPoolExecutor。
ThreadPoolExecutor 看名词 咱们就能够 看做是 ThreadPool 和 Executor 的联合，大略意思咱们也能晓得就是线程池执行器，哈哈这翻译 真棒。这篇博文 会从源码的角度去剖析下 一个线程工作 退出的线程池当前 是怎么被执行的~
线程池
下面 说线程的时候 咱们也说过 线程是零碎中极其宝贵的资源，那咱们要正当的应用他，所以有了线程池的呈现，那线程池能带来哪些益处呢
- 升高资源的耗费：通过反复利用曾经创立的线程来升高线程创立和销毁带来的耗费
- 提供响应速度：当咱们创立人物达到的时候，工作能够不须要期待线程的创立就能立刻执行
- 进步线程可管理性：线程是稀缺资源，不能有限创立，所以要应用线程池对线程进行同一的治理和调配，调优和监控等等。
源码剖析
继承构造
首先 咱们看下 ThreadPoolExecutor 的继承关系
public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService{}
public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService{}
public interface ExecutorService extends Executor {
<!-- 进行线程池，状态设置为 SHUTDOWN，并且不在承受新的工作，曾经提交的工作会继续执行 -->
void shutdown();
<!-- 进行线程池，状态设置为 STOP，不在承受先工作，尝试中断正在执行的工作，返回还未执行的工作 -->
List<Runnable> shutdownNow();
<!-- 是否是 SHUTDOWN 状态 -->
boolean isShutdown();
<!-- 是否所有工作都曾经终止 -->
boolean isTerminated();
<!-- 超时工夫内，去期待工作执行工作 -->
boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
<!--Callable 去提交工作 -->
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
<!--Runnable 去提交工作 -->
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
<!--Runnable 去提交工作 -->
Future<?> submit(Runnable task);
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
throws InterruptedException;
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException;
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
throws InterruptedException, ExecutionException;
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
public interface Executor {void execute(Runnable command);
}咱们先从最上面的接口 Executor 来看，这个接口就是一个实现，就是执行 execute 办法，这个接口就是线程执行的入口
ExecutorService 接口继承了 Executor 接口，外面的的办法比拟多，咱们常见的 shutdownNow，shutdown 就是在这个接口外面的，还有就是咱们常见往线程池外面提交工作的时候 submit 办法。ExecutorService 丰盛了对工作执行和治理的性能
AbstractExecutorService 是一个抽象类，实现了 ExecutorService 接口，这边顺带说下，为什么 java 源码外面存在大量 抽象类实现接口，而后类再继承抽象类，为什么类不间接实现接口呢？还要套一层呢，之前我也不明确，起初我才分明，抽象类去实现接口，就是去实现一些公共的接口办法，这样类再次去实现接口的时候，只有关怀我不同的实现就好了，因为 咱们晓得接口的实现类不止一个，抽象类就是把这些要实现接口的类的公共的实现再次抽取进去，防止了大量的反复实现，尤其 List,Set 接口 你看下 简直都有响应的抽象类实现！
次要的变量
<!--ctl 存储了线程池状态和线程的数量 -->
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;//32-3=29
private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;// 2 的 29 次方 -1
// runState is stored in the high-order bits
<!-- 示意线程池正在运行，能够接受任务 解决线程池中工作 -->
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;
<!-- 不承受新的工作，然而任然会解决队列中的工作 -->
private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS;
<!-- 不承受新的工作，不会解决队里中工作，对正在执行的工作进行中断 -->
private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS;
<!-- 工作被中断，正在解决整顿状态 -->
private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS;
<!-- 示意终结状态 -->
private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS;
// Packing and unpacking ctl
<!-- 获取以后线程池的运行状态 -->
private static int runStateOf(int c) {return c & ~CAPACITY;}
<!-- 获取以后线程池中工作线程的数量 ->
private static int workerCountOf(int c) {return c & CAPACITY;}
<!-- 获取 ctl 的值 ->
private static int ctlOf(int rs, int wc) {return rs | wc;}对于 Ctl 是怎么解决线程状态和线程数的数量的，能够看下我的另外一篇博文：https://blog.csdn.net/zxlp520…
构造函数
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.acc = System.getSecurityManager() == null ?
null :
AccessController.getContext();
this.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}这个构造函数 是所有构造函数最终调用的办法，那咱们就说下 这些具体的参数
- int corePoolSize 外围的线程数量
- int maximumPoolSize 最大的线程数量
- long keepAliveTime 线程存活的最大工夫设置
- TimeUnit unit 设置工夫的单位 和 keepAliveTime 是对应的
- BlockingQueue<Runnable> workQueue 阻塞队里，存储要执行的工作
- ThreadFactory threadFactory 创立执行线程的工厂 默认值：Executors.defaultThreadFactory()
-
RejectedExecutionHandler handler 工作的回绝 Hander 办法
- 默认的是 AbortPolicy 就是抛出异样，
- 还有三种策略是 DiscardPolicy 抛弃策略，DiscardOldestPolicy 抛弃队列中等待时间最长的工作策略，CallerRunsPolicy 这个是让调用的线程去解决的策略
Worker
为什么要先讲 worker 呢？因为咱们提交的工作 Runnabale 是以 Worker 这个对象去包装后运行的，这个前面我我讲 addWorker 办法的时候在细聊
先看下 Worker 的代码：
/** Worker 继承了 AQS 和实现了 Runnable 接口 */
private final class Worker
extends AbstractQueuedSynchronizer
implements Runnable
{
private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;
/** worker 运行的主体线程 就是在哪个线程外面运行工作的 */
final Thread thread;
/** 须要运行的工作 */
Runnable firstTask;
/** Per-thread task counter */
volatile long completedTasks;
/**
* Creates with given first task and thread from ThreadFactory.
* @param firstTask the first task (null if none)
*/
Worker(Runnable firstTask) {setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
this.firstTask = firstTask;
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);// 这边的 this 就是以后的 Worker 对象
}
/** 运行 以后的工作 runWorker 是 ThreadPoolExecutor 外面的办法 */
public void run() {runWorker(this);
}
// Lock methods
// 0 示意 没有锁住状态
// 1 示意 锁住状态
protected boolean isHeldExclusively() {return getState() != 0;
}
<!-- 这个办法咱们应该很相熟 我在将 AQS 的时候聊过这个办法，这边做的就是尝试批改 state 的状态，这样就是示意加锁的意思，示意这个 worker 是锁住状态，别的线程不能执行，-->
protected boolean tryAcquire(int unused) {if (compareAndSetState(0, 1)) {//CAS 去批改 State 的值，1 示意 曾经被上锁
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); 设置以后锁的占用者线程是以后线程
return true;
}
return false;
}
<!-- 开释锁，也就是批改 State 的值 为 0 unused 这个字段命名也挺有意思，意思是说 没用的意思 -->
protected boolean tryRelease(int unused) {setExclusiveOwnerThread(null);// 设置以后锁的占用者线程是 null
setState(0);
return true;
}
<!-- 给以后的 Worker 加锁，如果获取不到 就退出期待队里中，阻塞以后执行线程 -->
public void lock() { acquire(1); }
<!-- 这边相当于一个非偏心锁的实现 去尝试下加锁 -->
public boolean tryLock() { return tryAcquire(1); }
<!-- 开释锁 -->
public void unlock() { release(1); }
public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); }
<!-- 尝试去中断运行的线程工作，就是咱们调用 shutdownNow 的时候 -->
void interruptIfStarted() {
Thread t;
if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
try {t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {}}
}
}首先看下 这个 Worker 的继承构造，首先是实现了 Runnable, 又了这样的关系，Worker 就能够被 Thread 去执行了，另外一个还有一个继承了一个抽象类 AbstractQueuedSynchronizer，简称 AQS, 这个类 哈哈 真的是很久不见了，我之前花了 5 篇文章解释了这个 AQS, 可想而知其重要性，JUC 中很多实现都是 基于这个去做的，还是不分明的小伙伴能够去到我的博客外面去找下。
这边又一行代码 咱们须要注意下，挺有意思的，this.thread = getThreadFactory().newThread(this); 这边 的 this 就是咱们构建的 Worker,thread 就是用 ThreadFactory 去创立的一个线程并且执行的工作就是 Worker, 也就是调用 thread.start() 就能够执行 Worker 了
execute
execute 是实现 Executor 接口的办法，就是执行的工作的入口办法，咱们看下一个工作的提交进来是怎么做的
public void execute(Runnable command) {if (command == null)
throw new NullPointerException();
/*
* Proceed in 3 steps:
*
* 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
* start a new thread with the given command as its first
* task. The call to addWorker atomically checks runState and
* workerCount, and so prevents false alarms that would add
* threads when it shouldn't, by returning false.
*
* 2. If a task can be successfully queued, then we still need
* to double-check whether we should have added a thread
* (because existing ones died since last checking) or that
* the pool shut down since entry into this method. So we
* recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
* stopped, or start a new thread if there are none.
*
* 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
* thread. If it fails, we know we are shut down or saturated
* and so reject the task.
*/
int c = ctl.get();// 获取以后的 ctl 值
/*
* workerCountOf 办法我下面也讲过，就是获取以后的工作线程数
* 如果以后的工作线程数小于设置的外围线程数量，就调用 addWorker 去新增一个工作线程，ture 是示意要增加外围工作线程
* addWorker 如果增加胜利就间接返回，如果增加失败就持续后去下 ctl, 这边重写获取是为了 避免在 addWorker 过程中 ctl 产生了扭转
*/
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();}
/*
* 走到这步 阐明以后的工作线程数大于外围线程数或者是 addWorker 产生了失败
* 首先去判断了下 以后的线程状态是否是 Running 而后把当前任务退出到阻塞队列 workQueue 中
* 如果都胜利了 那就再次获取下 ctl, 因为咱们在 offer Runnable 的时候可能 ctl 也会发生变化
* 这边的多重验证 思考到高并发的状况，代码逻辑十分的谨严
* 持续走上来的逻辑是 再次判断下线程池状态 如果是非 Running，那就移除以后的工作, 最初执行 reject 办法 依据不同的回绝策略，做不同的行为
* 最初走到 判断以后线程数量如果是 0，还是回去调用 addWorker 办法，传入一个空的 Runnalbe,false 是示意创立一个非核心的工作线程
*/
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);
}
/*
* 走到这个判断 阐明以后线程池状态是非 Running 或者入队工作失败，队列可能是满了
* 这边是去创立非核心线程去解决工作，如果创立失败 就执行回绝策略
*/
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}这边的英文正文 我没舍得删除，读者能够去本人翻译下 形容的可能比我精确，我置信 大家能看的懂，而后再比照下 我上面的中文正文，我置信能分明 一个工作新增进来 是怎么个解决流程！
看完本人再回忆下，什么时候去创立外围线程？什么时候去创立非核心线程？什么时候工作会退出的阻塞队列中？最初执行回绝策略 有那几种状况？晓得这些答案 那么 execute 办法你应该了然于心了！
addWorker
上面咱们看下一个重点的办法，这个办法 调用的频次很高，咱们进入去看下
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
retry:
// 这个是一个自旋 套了一个自旋 其目标就是 CAS 新增线程池的数量
for (;;) {int c = ctl.get();// 获取 ctl 的值
int rs = runStateOf(c);// 获取以后的线程状态
// 这边这个条件看上去很绕头，然而认真看看就能晓得
// 第一个条件 rs >= SHUTDOWN 阐明线程池状态不失常
// 前面有一个非的判断 其实就是括号外面的条件有一个不成立 整个条件就是 false
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
for (;;) {
// 上面是获取线程外面的工作线程 如果大于最大值或者设置的阈值，就返回间接返回 false 办法完结
int wc = workerCountOf(c);
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
// 这个的意思是 如果 CAS 批改 workerCount 胜利 整个最外层的自旋就完结
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
// 这边为什么要用 2 个自旋 次要是这边又判断了下 以后这个自旋 CAS 批改 WorkerCount 失败后，ctl 会发生变化
// 如果和外层的不相等，就要返回外层的自旋 去重写做
这边就是为什么用的是 continue retry
c = ctl.get(); // Re-read ctl
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
}
}
boolean workerStarted = false;//worker 是否开始执行了
boolean workerAdded = false;//worker 是否增加胜利
Worker w = null;
try {w = new Worker(firstTask);// 将 Runnable 传入到 worker 的构造函数中，下面也讲过，其实就是用 firstTask 去结构了先的 Thread
final Thread t = w.thread;// 以后的 t 就是执行 Runnable 的线程，在 worker 中创立
if (t != null) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;// 重入锁
mainLock.lock();// 保障增加 workder 时候的线程平安
try {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);// 增加 worker 到一个工作 worker 汇合中 HashSet 存储的
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {mainLock.unlock();// 开释锁
}
if (workerAdded) {// 如果增加胜利
t.start();// 这个是真正执行 Worker 的中央 就是这儿
workerStarted = true;
}
}
} finally {if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);// 如果最终 Worker 没有运行，那就清理掉他 批改对应的 WorkerCount
}
return workerStarted;
}办法最开始的中央 用了 2 个自旋去解决并发状况下的 CAS 批改 workerCount 失败的状况，这边每个细节，每种状况都思考的很到位，状态判断的特地的谨严，真正看明确，感觉多线程状况下的编程是如许的麻烦，辛亏帮咱们做了封装！
咱们看下 t.Start() 这边办法，咱们晓得 t 就是 Worker 外面创立线程主体，是以本人为工作传入到 Thread 中的，咱们晓得 start 是开始运行线程，最终是会调用到 run 办法的，那么就是说会调到 Worker 外面的 run 办法，咱们在回看下 Worker 外面的 run 办法
public void run() {runWorker(this);//ThreadPoolExecutor 外面的办法
}runWorker
下面我也说了 线程 start 后会调用 run 办法，那么也就是调用 runWorker 办法，咱们在看下这个外面写的时候什么
final void runWorker(Worker w) {Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;// 获取 Worker 外面的工作
w.firstTask = null;
w.unlock(); // allow interrupts
boolean completedAbruptly = true;
try {
// 始终 while 循环
while (task != null || (task = getTask()) != null) {w.lock();// 锁住 Worker
// 判断如果以后的线程池状态是 stop 并且检测以后线程的中断状态如果是 false 就帮忙以后线程执行中断调用 interrupt()
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {beforeExecute(wt, task);// 执行工作的前置 Action
Throwable thrown = null;
try {task.run();// 执行最终的 Runnable 工作
} 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);/// 执行工作的后置 Action
}
} finally {
task = null;
w.completedTasks++;//Worker 实现的工作 +1
w.unlock();// 开释锁}
}
completedAbruptly = false;
} finally {processWorkerExit(w, completedAbruptly);//Worker 执行完结后退出
}
}RunWorker 办法是整个线程池运行工作的外围办法，线程会应用 While 循环 一直的从阻塞队里外面去获取工作，而后去执行工作，如果阻塞队列外面没有工作，这个时候
getTask() 办法就会阻塞线程，直至新工作的到来，所以咱们在做单元测试的时候，用到线程池，如果你不调用 Shutdown 办法，你的 debug 小红点就始终在运行，就是这个起因！
getTask
这个办法就是从阻塞队列中取获取工作
private Runnable getTask() {boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
for (;;) {int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// 判断线程池的状态如果是 SHUTDOWN 并且队列为空 或者间接状态就是 null 就不会从阻塞队列中 取出工作 间接返回 null
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {decrementWorkerCount();
return null;
}
int wc = workerCountOf(c);
//timed 就是用来管制 获取阻塞队列中的工作 是否有等待时间，咱们设置的 keepAliveTime 值就会在这边用到，如果一个工作线程在期待工作超过了设置的值就会退出期待，回收线程
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {if (compareAndDecrementWorkerCount(c))// 工作线程数减 1
return null;
continue;
}
try {
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();// 获取工作
if (r != null)
return r;
timedOut = true;// 设置期待超时标记 应该在自旋中，下次判断会用到此值
} catch (InterruptedException retry) {timedOut = false;}
}
}咱们都晓得 当咱们调用 shutdown 的时候 线程池状态是 ShUTDOWN, 调用 shutdownnow 的时候线程状态是 Stop，那么这 2 种状态是怎么解决阻塞队列外面的工作的呢，看了上文咱们应该能找到答案，当状态是 stop 的时候，咱们获取队列中的工作是间接返回的 null 的也就是说队列中的工作不会在执行了，然而当状态是 shutdown 的时候 只有 队列为空的时候 才会返回 null，也就是队列不空 还是能够获取队列中的工作的，这种问题 在面试题中经常出现，如果要正在晓得答案，还是要通过从源码中去真正了解，光是被答案我置信你很快还是会遗记的！
submit
把握了 execute 办法 在看 submit 办法 其实就很简略了，submit 个别是用于增加 带返回值的工作，咱们看下 代码
public Future<?> submit(Runnable task) {if (task == null) throw new NullPointerException();
RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);// 将 Runnable 包装成 FutureTask 工作 去让线程执行
execute(ftask);
return ftask;
}
public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {if (task == null) throw new NullPointerException();
RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task, result);// 将 Runnable 包装成 FutureTask 工作 去让线程执行
execute(ftask);
return ftask;
}
public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {if (task == null) throw new NullPointerException();
RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
execute(ftask);
return ftask;
}
protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {return new FutureTask<T>(runnable, value);
}
protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {return new FutureTask<T>(callable);
} 看到这边的代码，应该有点儿相熟的滋味，应该上篇文章聊 FutureTask 的时候 很多曾经将过了，包含 Runnable 和 Callable 怎么转换的，Future 是怎么获取返回值的?
不分明的小伙伴 能够去看下我之前的文章！https://blog.csdn.net/zxlp520…
下面三个构造函数，就是对应着 FutureTask 的构造函数，说白了就是咱们应用 execute 的时候都是用 FutureTask 去传入的，因为 FutureTask 也是实现了 Runable 接口的
执行流程图
最初 用一张流程图，来形容下一个工作从增加到运行完结，经验了哪些办法！
总结
ThreadPoolExecutor 尽管外面执行办法很多，然而你如果把握了常见的逻辑运算符，AQS，线程，FutureTask 等相干常识的根底前提下 去看源码，也不会那么的累。最初我画的流程图，就是一个工作在新增到线程池中执行的整个流程！
最初分享下最近看到的一段话：
什么是危机？
真正的危机，来源于在正确的工夫做不正确的事。没有在正确的工夫，为下一步做出积攒，这才是危机的本源。
如果你正在这条成长路上的敌人，晚醒不如早醒，这就是我想说的。千万别等到中年才发现自己没有建设好本人的护城河，这个时候才晓得致力。在本人致力的阶段，不仅不致力反了抉择了放纵本人，这才是危机的本源。
心愿大家会有所播种，不负时光，不负卿！
