【Java 线程池】【二】ThreadPoolExecutor 参数详解及拒绝策略
1 前言
上一节我们对线程池以及它的基本使用做了介绍，后面我们就开始分析线程池内部的原理了，内部的核心流程是怎么设计的，那么这节我们先来分析一下ThreadPoolExecutor这个线程池的有哪些属性，以及这些属性代表什么意思。
2 线程池状态和线程数量的表示
首先来看下ThreadPoolExecutor内部有哪些属性：
public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService { // 使用一个Int类型的32位同时表示: 线程池状态、线程数量 // 其中高3位表示线程池状态，也就是0~2位表示线程池状态 // 低29位也就是3~31位表示线程数量，最多能容纳2^29 - 1 约为5亿多个线程 private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0)); // Integer.SIZE = 32, COUNT_BITS = 32 - 3 = 29 // 这里的意思就是使用29位表示线程数量 private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3; // 线程池的容量为 CAPACITY = 2^29 - 1 约为5亿多，（1 << COUNT_BITS也就是1左移29位也就是2的29次方） // 这里CAPACITY对应的32二进制位为 000 11111111111111111111111111111（高3位全为0，低29位全为1） private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1; // runState is stored in the high-order bits // -1 左移29位得到 111 00000000000000000000000000000 // 其中高3位也就是111表示当前线程池为运行状态RUNNING private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS; // 0 左移动29位得到 000 00000000000000000000000000000 // 其中高3位为000表示当前线程池为状态为SHUTDOWN private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS; // 1 左移动29位得到 001 00000000000000000000000000000 // 其中高3位为001表示当前线程池为状态为STOP private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS; // 2 左移动29位得到 010 00000000000000000000000000000 // 其中高3位为010表示当前线程池为状态为TIDYING private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS; // 3 左移动29位得到 011 00000000000000000000000000000 // 其中高3位为011表示当前线程池为状态为TERMINATED private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS; }
上面的高3位表示线程池状态，低29表示线程池大小，如下图：
对于高3位的值，也就是线程池的状态可以通过runStateOf方法计算得到：
private static int runStateOf(int c) { // 1. 这里的c就是传入ctl的值 // 2. ~CAPACITY 的32位值是 111 00000000000000000000000000000（高3位为1，低29位为0） // 这样c & ~ CAPACITY操作就能保留c的高三位值 // 由于使用ctl的高3位表示线程池状态，这样也就得到了线程池的状态 return c & ~CAPACITY; }
同理，对于计算当前线程池的数量，只需要计算出ctl的低29的值即可：
private static int workerCountOf(int c) { // CAPACITY的32位为 000 11111111111111111111111111111（高3位全为0，低29位全为1） // c与CAPACITY进行与运算，会得到低29位结果，也就是得到当前线程数量 return c & CAPACITY; }
同样，当线程池状态、线程池大小更新之后，如何更新ctl的值；只需要 （线程池状态 | 线程池大小），这两个进行或操作就可以了：
private static int ctlOf(int rs, int wc) { // rc表示线程池状态（RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED） // wc表示当前线程池大小 // rc | wc 进行或操作就可以得到ctl的值（相当于得到一个新的数组，高3位就是rc的值，低29位是wc的值） return rs | wc; }
使用一个ctl变量同时表示线程池状态、线程池大小，同时为了得到线程池状态、线程池大小提供了一些位运算的方法来得到。
3 线程池状态种类和意义
线程池的RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED这5个状态分别表示：
- RUNNING：表示运行中，处于此状态的线程池，能接收新的任务（用户能提交新任务），对于已经接收的任务，会继续处理，这个是线程池正常的情况。
- SHUTDOWN：不再接收新的任务，对于已经接收的任务会继续处理完毕
- STOP：不再接收新的任务，对积压在阻塞队列的任务也不再处理，对于正在运行的任务的线程，会进行中断。
- TIDYING：不再接收新的任务，所有的任务都会被终止，释放线程池中的线程池，直到线程数量为0
- TERMINATED：终止状态，不接受、不运行、线程池被关闭了
4 线程池的其它属性
我们继续看下线程池内部的其它属性：
// 核心线程数 private volatile int corePoolSize; // 最大线程池数 private volatile int maximumPoolSize; // 创建线程的工厂 private volatile ThreadFactory threadFactory; // 阻塞队列，用户存放任务的容器 private final BlockingQueue<Runnable> workQueue; // 线程容器，Worker就是工作者，一个Worker内部封装了一个Thread线程 // 这里使用HashSet进行存储，表示工作者容器，线程容器 private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>(); // 互斥锁，由于上面的HashSet不是并发安全的，所以操作的时候肯定需要上锁 private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock(); // 等待条件 private final Condition termination = mainLock.newCondition(); // 当前线程数 > corePoolSize时候，这部分多出的线程在空闲多久之后会被销毁掉 private volatile long keepAliveTime; // 是否允许核心线程超时 // 如果是false，核心线程不会被销毁 // 如果是true，核心线程在keepAliveTime时间后依然空闲，则会被销毁掉 private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut; // 一个标记变量，标记曾经线程池的最大大小 // 举例：corePoolSize = 5, maximumPoolSize = 10 // 线程池最大的时候有过8个线程，那么largestPoolSize = 8，只是标记一些曾经的最大值 private int largestPoolSize; // 一个统计变量，线程池已经完成的任务数量 private long completedTaskCount; // 线程池拒绝策略 // 当线程池饱和（阻塞队列满了，存不进新的任务；同时线程池的数量达到了maximumPoolSize无法再增加新线程）的时候提交新任务会触发此策略的执行 // 当线程池状态为SHUTDOWN，表示我要关闭了，不再接收新任务；此时向线程池提交新任务也会触发此策略的执行 private volatile RejectedExecutionHandler handler; // 默认的拒绝策略，直接抛出异常（Abort是中止的意思） private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler = new AbortPolicy();
5 线程池拒绝策略
我们说下这个拒绝策略,首先看下执行拒绝策略的方法入口：
final void reject(Runnable command) { // reject方法是线程池执行拒绝策略的入口 // 这里的handler就是拒绝策略 // rejectedExecution方法就是拒绝策略内部的逻辑 handler.rejectedExecution(command, this); }
然后看下ThreadPoolExecutor线程池提供了哪些拒绝策略：
5.1 AbortPolicy中止策略
public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler { public AbortPolicy() { } public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) { // 这里直接抛出一个异常，也就是线程池饱和或者线程池SHUTDOWN的时候直接抛出异常 throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() + " rejected from " + e.toString()); } }
5.2 DiscardPolicy 抛弃最新的任务
public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler { public DiscardPolicy() { } // r是最新提交的任务 // 看这里什么都不干，就是将最新提交的任务忽略了，不会执行它，相当于将它丢弃了 public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) { } }
5.3 DiscardOldestPolicy 丢弃阻塞队列中最久的任务
public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler { public DiscardOldestPolicy() { } public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) { // 如果当前线程池未关闭，也就是正常运行的 if (!e.isShutdown()) { // 从阻塞队列中poll出一个任务，按照先进先出的方式 // 也就是当前阻塞队列头部的任务，是这个阻塞队列中最先进去的，最老的意思 e.getQueue().poll(); // 抛弃最老的任务之后，调用e.execute(r)将当前任务交给线程池 e.execute(r); } }
5.4 CallerRunsPolicy 使用调用者线程运行任务策略
public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler { public CallerRunsPolicy() { } public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) { // 如果当前线程池状态不是SHUTDOWN，也就是正常的 if (!e.isShutdown()) { // 直接执行任务的run方法 // 注意，这个时候不是使用线程池里面的线程，是直接使用你当前的线程去执行 r.run(); } } }
上面就是ThreadPoolExecutor线程池提供的4种拒绝策略了，默认是使用AbortPolicy策略。这四种策略都实现了RejectedExecutionHandler接口，如果你需要定制自己的执行策略，直接实现RejectedExecutionHandler接口就好了，然后在构建线程池的时候将你的拒绝策略传入即可。
对于上面的线程池的其它核心参数，我们后面会一一来说的哈。
6 小结
本节我们先分析线程池的控制变量ctl（同时表示线程池状态、线程池大小）、还有有哪些属性、哪些拒绝策略，我们一步一步来，后面会根据源码实际串这些参数的哈，有理解不对的地方欢迎指正哈。
