ThreadPoolExecutor源码解析（二）
1.ThreadPoolExcuter运行实例
首先我们先看如何新建一个ThreadPoolExecutor去运行线程。然后深入到源码中去看ThreadPoolExecutor里面使如何运作的。
public class Test { public static void main(String[] args){ /** * 新建一个线程池 * corePoolSize:2 * maximumPoolSize:10 * keepAliveTime:20 * unit:TimeUnit.SECONDS(秒) * workQueue:new ArrayBlockingQueue(10) * threadFactory:默认 * RejectedExecutionHandler默认 */ ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2,10,20, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue(10)); //用execute添加一个线程 threadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); } }
2.ThreadPoolExecute.execute方法
可以发现，其实使用线程池ThreadPoolExcuter 就是使用这个方法，然后我们看这个方法具体的代码。
/** * 在后面执行给定任务。任务在一个新的线程中或一个存在的worker的线程池中执行。 * 如果一个线程不能提交到excution，可能是因为这个excutor已经shundown或者因为其容量已经是最大， * 此时任务将会被RejectedExecutionHandler处理 * */ public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); /* * Proceed in 3 steps: * 有以下3个步骤 * * 1.如果少于corePoolSize的线程在运行，那么试着启动一个新线程，其中用给定指令作为first task。 * 这会调用addWorker去原子性得检查runState和workerCoune，因此可以防止错误报警，在错误报警不应该时通过返回false来添加线程 * 2.如果任务被成功排队，我们任然应该第二次检查是否添加一个新线程（因为可能存在在最后一次检查后挂掉的情况） * 或者在进入这个方法期间线程池shutdown。所以我们再次检查状态，如果已关闭和有必要则退出队列，或者如果没有的话就开始一个新的线程。 * 3.如果我们无法将task入队，那么我们试图添加新线程。如果失败，那么知道我们shutdown或者是饱和的并拒绝task。 */ int c = ctl.get(); //判断是否小于corePoolSize if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } //如果pool在运行并且能提交到队列 if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { int recheck = ctl.get(); //这里进行再次检查，如果线程池没在运行并且成功删除task后，使用拒绝策略拒绝该task if (! isRunning(recheck) && remove(command)) reject(command);
//如果已经将task添加到队列中，而此时没有worker的话，那么新建一个worker。稍后这个空闲的worker就会自动去队列里面取任务来执行 else if (workerCountOf(recheck) == 0) addWorker(null, false); } //如果无法提交那么按照拒绝策略拒绝task else if (!addWorker(command, false)) reject(command); }
线程池的ThreadPoolExcuter基础和 ThreadPoolExcuter Worker基本介绍在前一节已经有说过，可以点这里查看。可以看到这个方法的主要流程，其实都在注释里面说明了。可以发现里面主要调用了一个方法，addWorker()。 那么这个addWorker()又是什么东西呢。其实看方法名就很清楚了，就是新建一个Worker来执行你添加进来的task。
3.ThreadPoolExecute.addWorker()方法
/** * 检查当前的线程池状态和容量，是否可以让一个新的worker加入。如果可以，worker计数将会被调整，并且 * 如果可能，一个新的woker将会被创建和开始，将它当作第一个任务来运行。当线程池是stopped或shutdown状态时， * 将返回false。当线程工厂创建失败而返回null或者抛出exception（比如典型的OOM）时，它也会返回fails。 * firstTask：新线程应该第一个运行的任务。当线程数少于corePoolSize时或是队列满时，workers使用一个初始化的 * first task来创建，用来进行分流。初始化空闲线程通常使用prestartCoreThread。 * core:为true,如果使用有界的corePoolSize，否则时maxPoolSize * @return true if successful * 添加Worker */ private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) { retry: for (;;) { int c = ctl.get(); //状态值 int rs = runStateOf(c); // Check if queue empty only if necessary. //关于状态值的检测 if (rs >= SHUTDOWN && ! (rs == SHUTDOWN && firstTask == null && ! workQueue.isEmpty())) return false; for (;;) { int wc = workerCountOf(c); //关于容量的检测 if (wc >= CAPACITY || wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize)) return false; //用到了原子CAS方法比较，使用CAS增加worker计数器成功，才能进入下一步 if (compareAndIncrementWorkerCount(c)) break retry; //重新获取ctl c = ctl.get(); // Re-read ctl //这里表示执行到这里的时候线程池的运行状态改变，需要重新跳到retry处执行 if (runStateOf(c) != rs) continue retry; // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop } } boolean workerStarted = false; boolean workerAdded = false; Worker w = null; try { //使用firstTask初始化Worker，first可能为null，那么则表示该worker为空闲 w = new Worker(firstTask); final Thread t = w.thread; if (t != null) { final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; mainLock.lock(); try { // Recheck while holding lock. // Back out on ThreadFactory failure or if // shut down before lock acquired. //持有锁之后再次检查，确保一致性 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(); //largestPoolSize为跟踪的目前最大线程数，因为之前已经做过判断，所以不会越界问题 if (s > largestPoolSize) largestPoolSize = s; workerAdded = true; } } finally { mainLock.unlock(); } //workerAdded是在上面最后才设置的，确保这个变量能准确表示是否添加worker成功 if (workerAdded) { t.start(); workerStarted = true; } } } finally { //再次检查 if (! workerStarted) addWorkerFailed(w); } return workerStarted; }
addWorker本事只是为线程池添加一个ThreadPoolExcuter Worker，其本身所做的事情其实很简单，但难就难在要确保安全有效得添加一个ThreadPoolExcuter Worker。为此addWorker()方法做了很多额外的工作。比如判断线程池的运行状态，当前Worker数量是否已经饱和等等。可以发现在这个方法，或者说整个ThreadPoolExecutor中，很多时候都是使用双重检查的方式来对线程池状态进行检查。其实这都是为了效率，最简单不过直接使用Synchronized或ReentranLock进行同步，但这样效率会低很多，所以在这里，只有在万不得已的情况下，才会使用悲观的ReentranLock。
addWorker的最后直接调用了t.start，这里的t其实就是Worker它自己。接下来再看Worker是如何运行的。
4.ThreadPoolExecute.runWorker()方法
/** * 主要的Worker运行的循环。重复得获取从任务队列中取出task并执行它。 */ final void runWorker(Worker w) { Thread wt = Thread.currentThread(); //取出firstTask，再将worker中的值-设置为null Runnable task = w.firstTask; w.firstTask = null; w.unlock(); // allow interrupts boolean completedAbruptly = true; try { //不断循环取出线程运行 while (task != null || (task = getTask()) != null) { w.lock(); //锁住线程 // If pool is stopping, ensure thread is interrupted; // if not, ensure thread is not interrupted. This // requires a recheck in second case to deal with // shutdownNow race while clearing interrupt //如果当前线程是stop，那么将确认其为interrupted if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) || (Thread.interrupted() && runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) && !wt.isInterrupted()) wt.interrupt(); try { //调用钩子 beforeExecute(wt, task); Throwable thrown = null; try { //运行 task.run(); } 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); } } finally { task = null; w.completedTasks++; w.unlock(); } } completedAbruptly = false; } finally { processWorkerExit(w, completedAbruptly); } }
从源码中可以看出，一个ThreadPoolExcuter Worker的工作其实就是不断使用getTask()方法从队列中获取新的任务来执行。值得一提的是，初始化参数里面的时间戳参数就是在这个方法里面运用的。在循环体中每次都使用锁以保证当前worker在运行task过程中不会被中断。同时运行时还会去调用两个内置的钩子：beforeExecute()和afterExecute（），这两个方法默认实现时空的。
同时在运行的循环中每次都关注着ThreadPoolExecutor的运行状态，当线程池处于中断状态时，循环Worker的当前线程也会中断。
总结：说到这里就差不多把线程池运行task的流程说完了,当然其中忽略了很多的细节。但总而言之，ThreadPoolExecutor其实就是对worker进行管理，然后使用这些worker来执行用户提交的task。对用户提交的task的数量也进行一定的控制管理，比如超过一定数量时放入一个任务队列中等等。然后对线程池规定一些状态量，根据这些状态量对线程池进行控制。
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