线程池-线程池源码详解
在ThreadPoolExecutor的属性定义中频繁地用位移运算来表示线程池状态，位移运算是改变当前值的一种高效手段，包括左移和右移。下面从属性定义开始阅读ThreadPoolExecutor的源码。
1 private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0)); 2 //Integer 共有32位，最右边29位表示工作线程数，最左边3位表示线程池状态。 3 //注：简单的说，3个二进制位可以表示从0-7的8个不同的数值（第1处） 4 private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3; 5 //000-11111111111111111111111111111,类似于子网掩码，用于位的与运算 6 //得到最左边的3位，还是右边的29位 7 private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1; 8 9 // runState is stored in the high-order bits 10 //用左边3位，实现5种线程池状态（在左边3位之后加入中画线有助于理解） 11 //111-00000000000000000000000000000,十进制值：-563,870,912 12 //此状态便是线程池能够接受的新任务 13 private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS; 14 15 //000-00000000000000000000000000000,十进制值：0 16 //此状态不再接受新任务，但可以继续执行队列中的任务 17 private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS; 18 19 //001-00000000000000000000000000000,十进制值：563,870,912 20 //此状态全面拒绝，并终止正在处理的任务 21 private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS; 22 23 //010-00000000000000000000000000000,十进制值：1073，741，824 24 //此状态表示所有的任务已经被终止 25 private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS; 26 27 //011-00000000000000000000000000000 28 //此状态表示已清理完现场 29 private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS; 30 31 // Packing and unpacking ctl 32 // 与运算，比如 001-00000000000000000000000100011,表示67个工作线程 33 // 掩码取反 111-00000000000000000000000000000，即得到最左边3位 001 34 // 表示线程处于stop 状态 35 private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; } 36 //同理掩码 000-11111111111111111111111111111，得到右边29位，即工作线程数 37 private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; } 38 //把左边3位与右边29位按或运算，合并成一个值 39 private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
第一处说明，线程池状态用高3位表示，其中包括了符号位。五种状态的十进制值按小道大依次排序为：
RUNNING<SHUTDOWN<STOP<TIDYING<TERMINATED
这样设计的好处是可以通过比较值的大小来确定线程池的状态，例如程序中经常出现isRuning的判断。
private static boolean isRunning(int c) { return c < SHUTDOWN; }
我们都知道Exexutor 接口有且只有一个方法execute，通过参数传入待执行线程对象。下面分析ThreadPoolExecutor关于execute的实现。
public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); //返回包含线程数及线程池状态的Integer类型数值 int c = ctl.get(); //如果工作线程数小于核心线程数，则创建线程任务并执行 if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { //addWorker 是另一个极为重要的方法，见下一段源码分析（第1处） if (addWorker(command, true)) return; //如果创建失败，防止外部已经在线程池中加入新任务，重新获取一下 c = ctl.get(); } // 只有线程池处于RUNNING 状态，才执行后半句：置入队列 if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { int recheck = ctl.get(); // 如果线程池不是 RUNNING 状态 则将刚加入队列的任务移除 if (! isRunning(recheck) && remove(command)) reject(command); //如果之前的线程已经被消费完，新建一个线程 else if (workerCountOf(recheck) == 0) addWorker(null, false); } //核心池和队列都已经满，尝试创建一个新线程 else if (!addWorker(command, false)) //如果addWorker返回false，即创建失败，则唤醒拒绝策略（第2处） reject(command); }
第2处 发生拒绝的原因有两个（1）线程池状态非Runing (2)等待队列已满。
下面继续分析addWorker 源码。
/** * 根据当前线程池状态，检查是否可以添加新的任务线程，如果可以则创建并启动任务 * 如果一切正常则返回true。返回false 的可能如下： * 1.线程池没有处于RUNNING状态 * 2.线程工程创建新的任务线程失败 * @param firstTask 外部启动线程池时需要构造的第一个线程，它是线程的母体 * @param core 新增工作线程时的判断指标，解释如下 * true：表示新增线程时，需要判断当前RUNNING 状态的线程是否少于corePoolsize * false:表示新增线程时，需要判断当前RUNNING 状态的线程是否少于maxmemPoolsize * @return */ private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) { //不需要任务预定义的语法标签，响应下文的continue retry.快速退出多层嵌套循环（第1处） retry: for (;;) { int c = ctl.get(); int rs = runStateOf(c); // 当前线程池状态 // Check if queue empty only if necessary. // 这条语句等价：rs >= SHUTDOWN && (rs != SHUTDOWN || firstTask != null ||workQueue.isEmpty()) // 满足下列条件则直接返回false，线程创建失败: // rs > SHUTDOWN:STOP || TIDYING || TERMINATED 此时不再接受新的任务，且所有任务执行结束 // rs = SHUTDOWN:firtTask != null 此时不再接受任务，但是仍然会执行队列中的任务 // rs = SHUTDOWN:firtTask == null见execute方法的addWorker(null, false)，任务为null && 队列为空 // 最后一种情况也就是说SHUTDONW状态下，如果队列不为空还得接着往下执行，为什么？add一个null任务目的到底是什么？ // 看execute方法只有workCount==0的时候firstTask才会为null结合这里的条件就是线程池SHUTDOWN了不再接受新任务 // 但是此时队列不为空，那么还得创建线程把任务给执行完才行。 //第2处 if (rs >= SHUTDOWN && ! (rs == SHUTDOWN && firstTask == null && ! workQueue.isEmpty())) return false; // 走到这的情形： // 1.线程池状态为RUNNING // 2.SHUTDOWN状态，但队列中还有任务需要执行 for (;;) { int wc = workerCountOf(c); if (wc >= CAPACITY || wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize)) // 最大线程数不能超过2^29,否则影响左边3位的线程池状态值 return false; //（第3处） if (compareAndIncrementWorkerCount(c)) //当前活动线程数+1（第3处） 原子操作递增workCount break retry; //操作成功跳出重试循环 c = ctl.get(); // Re-read ctl if (runStateOf(c) != rs) //如果线程池的状态发生变化则重试（第5处） continue retry; // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop } } //开始创建工作线程 boolean workerStarted = false; boolean workerAdded = false; Worker w = null; try { //利用worker构造方法中的线程池工厂创建线程，并封装成工作线程worker对象 w = new Worker(firstTask); //注意这是worker 中属性对象thread （第6处） final Thread t = w.thread; if (t != null) { //对ThreadExecutor 的敏感操作时，都需要持有主锁，避免在添加和启动线程时被干扰。 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(); //整个线程池在运行期间的最大并发线程数 if (s > largestPoolSize) largestPoolSize = s;// 更新largestPoolSize workerAdded = true; } } finally { mainLock.unlock(); } // 启动新添加的线程，这个线程首先执行firstTask，然后不停的从队列中取任务执行 // 当等待keepAlieTime还没有任务执行则该线程结束。见runWoker和getTask方法的代码。 if (workerAdded) { t.start(); //最终执行的是ThreadPoolExecutor的runWoker方法 并非线程池execute 的command参数指向的线程 workerStarted = true; } } } finally { if (! workerStarted) addWorkerFailed(w); } return workerStarted; }
