Java8 ThreadPoolExecutor 源码详解
Java8 ThreadPoolExecutor 源码详解
文章目录
- Java8 ThreadPoolExecutor 源码详解
- 1 简介
- 1.1 什么是线程池
- 1.2 使用简介
- 1.3 核心概念简介
- 1.3.1 四种类型workQueue简介
- 1.3.2 四种饱和策略
- 1.4 提交任务流程
- 1.5 约定
- 2 原理介绍
- 2.1 线程池状态
- runStateOf 方法
- workerCountOf 方法
- 2.2 内部Worker类介绍
- 2.3 源码分析
- 2.3.1 execute 方法分析
- 2.3.2 addWorker 方法分析
- 2.3.3 线程是如何启动并且保持存活的？
- 2.3.4 processWorkerExit 方法分析
- 2.3.5 tryTerminate 方法
- 3 小结
1 简介
1.1 什么是线程池
线程池思想：在系统中开辟一块区域，存放一定数量的线程，当接收到要处理的任务时，从池中取一个空闲的线程进行处理，执行完任务归还线程，线程池避免重复创建大量不必要线程，避免浪费cpu和系统资源
1.2 使用简介
ThreadPoolExecutor 主要通过 execute 和 submit方法提交要执行的任务到线程池，线程池会创建/取出空闲线程执行要处理的任务, execute 方法接收一个Runnable类型的对象参数且无返回值，submit 接收一个Callable类型的对象参数并且返回Future 类型对象返回值，Future类的get方法会阻塞等待线程执行完成并接收Callable执行完毕后的返回结果，使用简例如下
public static void main(String args[]) {
// 新建一个线程池
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
5,10,30, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingDeque<>()
);
// 提交任务(Runnable)
// 输出hello world
executor.execute(() -> {
System.out.println("hello world");
});
// 关闭线程池
executor.shutdown();
}
public static void main(String args[]) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 新建一个线程池
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
5,10,30, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingDeque<>()
);
// 提交任务(Callable)
Future<String> future = executor.submit(() -> "hello world" );
// 输出hello world
System.out.println(future.get());
// 关闭线程池
executor.shutdown();
}
1.3 核心概念简介
接下来看一下ThreadPoolExecutor的一个构造方法并解析相关参数概念，结合1.4线程池处理任务流程会比较容易理解
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;
}
corePoolSize 最大核心线程数，提交任务到线程池时，如果线程池中线程数小于corePoolSize，那么线程池会新建一个线程来处理任务，而不管池中其他线程是否空闲
maximumPoolSize 最大线程数，提交任务到线程池时，如果线程池中线程数大于corePoolSize，而且任务队列已满，并且线程池中线程数小于maximumPoolSize，那么线程池会新建一个线程来处理任务
keepAliveTime 存活时间，非核心线程存活时间
unit 时间单位（秒，分钟，小时等等）
workQueue 任务队列，当提交任务时线程池中线程数等于corePoolSize，那么线程池会把任务放到一个阻塞队列中，空闲线程回到队列获取任务执行
threadFactory 线程工厂，默认即可
handler 饱和策略
线程池会有 <= corePoolSize 条线程一直存活，当线程池本身新建好的线程数小于corePoolSize 时，那么这些线程会一直存活在线程池，当线程池线程数大于corePoolSize , 线程池会选择空闲状态的线程，在空闲时间超过keepAliveTime 后移除这部分线程, 当线程池中线程数等于corePoolSize 时后将不再移除(但例外情况是线程池设置了allowCoreThreadTimeOut为true，那么不管线程池中线程数是否小于corePoolSize ，线程空闲时间超过keepAliveTime时间后都会消亡，这个值一般都会是false)
1.3.1 四种类型workQueue简介
workQueue是一个阻塞队列，当线程池中线程数超过corePoolSize 时，任务会被存储到阻塞队列中，等待空闲线程获取并且执行，workQueue目前主要有四种
- LinkedBlockingQueue 基于链表的无界阻塞队列，基于FIFO原则排序元素，吞吐量高于ArrayBlockingQueue
- ArrayBlockingQueue 基于数组的有界组设队列，基于FIFO原则排序元素
- SynchronousQueue 这是一个不存储阻塞元素的阻塞队列，为什么这样说呢，当一个任务提交到这个队列时，必须等待这个任务被线程取走才能继续入队，所以这个队列最多只能有一个任务，吞吐量高于LinkedBlockingQueue
- PriorityBlockingQueue 具有优先级的队列
1.3.2 四种饱和策略
当线程池中线程数已经达到最大线程数，并且队列已经满的情况下，如果外界继续提交任务到线程池，那么线程池就会采用某种饱和策略去处理这个任务，四种饱和策略如下
- AbortPolicy：直接丢弃并且抛出
RejectedExecutionException异常 - CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务。
- DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。
- DiscardPolicy：丢弃任务并且不抛出异常。
1.4 提交任务流程
1.5 约定
下文提到的workerCount指线程池线程数，runState指线程池状态
2 原理介绍
2.1 线程池状态
ThreadPoolExecutor 通过一个AtomicInteger 类型的变量ctl来控制线程池的状态和记录线程数量，我们知道Integer类型为32位，ctl的前3位用于表示线程池的状态，后29位用于表示线程池的线程数
// 前3位表示状态，后29位表示线程池中线程数
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
// Integer.SIZE - 3 == 29
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
// 1 左移29位减1，二进制为 00011111 11111111 11111111 11111111
// 表示线程池可创建的最大线程数为 2^29 - 1
private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;
// runState is stored in the high-order bits
// 二进制为 11100000 00000000 00000000 00000000
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;
// 二进制为 00000000 00000000 00000000 00000000
private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS;
// 二进制为 00100000 00000000 00000000 00000000
private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS;
// 二进制为 01000000 00000000 00000000 00000000
private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS;
// 二进制为 01100000 00000000 00000000 00000000
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; }
- RUNNING 可以接收新任务，并且会处理队列中存在的任务
- SHUTDOWN 不可以接收新任务，但仍会处理队列中存在的任务或者正在处理的任务
- STOP 不可以接收新任务，也不会处理队列中存在的任务，并且会中断正在被线程处理的任务
- TIDYING 所有任务已经被处理完或者被中止，workerCount为0，也就是线程池中线程数为0，经过这个状态之后会调用terminated()钩子方法
- TERMINATED terminated() 已经被执行完成
runStateOf 方法
runStateOf 方法用于计算当前线程池的运行状态
~ 是按位取反的意思 , & 是按位与的意思
~CAPACITY 二进制表示为 11100000 00000000 00000000 00000000
假如参数c的二进制表示为 11100000 00000000 00000000 00000011
那 c & ~CAPACITY 结果 为 11100000 00000000 00000000 00000000，线程池为RUNNING状态
~CAPACITY 低29位都为0，高3位都为1，那么c & ~CAPACITY 后，c参数高3位保持原样，低29位都 为0，从而算出线程池当前状态
workerCountOf 方法
workerCountOf 方法用于计算当前线程池存在的线程数
CAPACITY 二进制表示 00011111 11111111 11111111 11111111
假如参数c的二进制表示为 11100000 00000000 00000000 00000011
那 c & CAPACITY 结果为 00000000 00000000 00000000 00000011，当前线程数为3
CAPACITY高三位为0，低29位为1，那么c & CAPACITY 后，c参数保持低29位不变，高3位都变成0，从而算出线程池当前线程数
2.2 内部Worker类介绍
ThreadPoolExecutor 类中存在一个Worker内部类，在下文中这个Worker字眼会频繁出现，那么这个Worker类究竟是什么，并且扮演什么角色？
其实线程池在接收到提交的任务，并且判定要去创建一个线程来处理任务的时候，ThreadPoolExecutor 首先会去新建一个Worker类型对象，这个对象维护着新建的线程对象和第一次接收的任务对象，在往后的文章描述会有更加详细的介绍，这里先大致有个概念, 在ThreadPoolExecutor 中有一个HashSet类型的workers变量，这个workers的size()就代表线程池中线程数的大小
/** * Set containing all worker threads in pool. Accessed only when * holding mainLock. */
private final HashSet workers = new HashSet();
Worker 继承了AQS类并且实现Runnable接口，所以Worker是一个可执行的任务并且又可以控制中断，作为锁控制的类，AQS 和 锁的原理内容推荐大家看这篇文章 https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/75043422
private final class Worker
extends AbstractQueuedSynchronizer
implements Runnable
{
/**
* This class will never be serialized, but we provide a
* serialVersionUID to suppress a javac warning.
*/
private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;
/** Thread this worker is running in. Null if factory fails. */
// 工作线程
final Thread thread;
/** Initial task to run. Possibly null. */
// 第一个接收的任务，可能为空
Runnable firstTask;
/** Per-thread task counter */
// 完成的任务个数
volatile long completedTasks;
/**
* Creates with given first task and thread from ThreadFactory.
* @param firstTask the first task (null if none)
*/
/**
* 创建并初始化第一个任务，使用线程工厂来创建线程
* 初始化有3步
*1、设置AQS的同步状态为-1，表示该对象需要被唤醒
*2、初始化第一个任务
*3、调用ThreadFactory来使自身创建一个线程，并赋值给worker的成员变量thread
*/
Worker(Runnable firstTask) {
setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
this.firstTask = firstTask;
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}
/** Delegates main run loop to outer runWorker */
// 把当前对象传递到runWorker方法执行
public void run() {
runWorker(this);
}
// Lock methods
//
// The value 0 represents the unlocked state.
// The value 1 represents the locked state.
protected boolean isHeldExclusively() {
return getState() != 0;
}
protected boolean tryAcquire(int unused) {
if (compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
return true;
}
return false;
}
protected boolean tryRelease(int unused) {
setExclusiveOwnerThread(null);
setState(0);
return true;
}
public void lock() { acquire(1); }
public boolean tryLock() { return tryAcquire(1); }
public void unlock() { release(1); }
public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); }
void interruptIfStarted() {
Thread t;
if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
try {
t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {
}
}
}
}
2.3 源码分析
2.3.1 execute 方法分析
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
// 获取ctl的值
int c = ctl.get();
// workerCountOf(c) 计算出线程池线程数，如果当前线程数小于corePoolSize
// 那么调用addWorker去执行创建新线程的逻辑
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
// 如果创建新线程失败，重新获取ctl的值
c = ctl.get();
}
// 如果线程池正处于RUNNING状态,那么把任务添加进入队列
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
// 重新确认线程池状态，如果不是RUNNING状态，那么把任务从队列中移除
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
// 如果线程池处于RUNNING状态，但是线程池中线程数为0，那么新建一个线程
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
// 如果假如队列失败，调用addWorker方法去创建新线程
else if (!addWorker(command, false))
// 调用饱和策略处理线程池饱和情况
reject(command);
}
这个方法其实类似是一个模板化的方法，其中做了以下几个事情，其实对应1.4节中介绍的提交任务流程
- 判断当前线程池线程数，如果线程数小于corePoolSize, 那么调用方法去创建新线程
- 如果step1中线程池线程数大于corePoolSize，那么调用方法将任务加入到队列中
- 如果step2中任务加入队列失败，其实就是队列满的情况，那么调用方法去创建非核心线程
- 如果step3中创建非核心线程失败，那么调用reject方法，使用设置的饱和策略去处理这种情况
2.3.2 addWorker 方法分析
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
// 计算线程池状态
int rs = runStateOf(c);
// 如果是SHUTDOWN并且workQueue队列任务为空，或者>=STOP状态
// 此时线程池处于关闭状态，不应该再接收任务
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
for (;;) {
// 计算当前线程池的线程数
int wc = workerCountOf(c);
// 如果线程数大于CAPACITY(允许创建的最大线程数)
// 或者要创建的是核心线程，但线程池核心线程数已经达到corePoolSize
// 此时应该拒绝创建，返回false
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
// 通过CAS技术，对ctl进行加一操作，即workerCount+1，成功后跳出外层循环
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
//如果当前runState不等于刚开始获取的runState，则跳出内层循环，继续外层循环
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;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
// 新建 Worker 对象，在Worker方法中，新建了一个线程对象赋值给Worker的thread变量
// 并且把firstTask赋值给Worker的firstTask变量
w = new Worker(firstTask);
// 取出新建的线程对象
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
// 加锁
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());
// 如果rs是RUNNING状态，或者rs是SHUTDOWN状态，并且firstTask为空
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
// 也就是线程还未调用start()方法启动，但是已经是alive状态
// 或者线程池是SHUTDOWN状态，并且firstTask为空，应该抛出异常
if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
throw new IllegalThreadStateException();
// 把worker对象加入到workers集合中
workers.add(w);
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
// 标记线程已经添加
workerAdded = true;
}
} finally {
// 释放锁
mainLock.unlock();
}
if (workerAdded) {
// 启动线程
t.start();
// 标记线程已经启动
workerStarted = true;
}
}
} finally {
// 如果线程没有成功启动
if (! workerStarted)
// 调用addWorkerFailed方法进行处理
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
2.3.3 线程是如何启动并且保持存活的？
我们来看看Worker的构造方法，前面说了Worker 继承了AQS类并且实现Runnable接口，所以Worker是一个可执行的任务，Worker的构造方法除了把AQS的state设置成-1，赋值firstTask给Worker类的firstTask，还通过线程池的ThreadFactory的newThread方法创建了一个线程对象，接收的参数为this，即Worker对象本身，所以2.3.2代码中线程调用t.start()方法启动后，其实运行的是Worker类的run()方法
Worker(Runnable firstTask) {
setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
this.firstTask = firstTask;
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}
接下来看以下Worker类的run方法做了什么，这个方法只是简单的调用runWorker方法，并且把Worker对象本身作为参数传递
public void run() { runWorker(this);}
那么接下来我们重点看一下runWorker的实现
final void runWorker(Worker w) {
// 获取新建的线程对象
Thread wt = Thread.currentThread();
// 获取传递进来的任务
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
// 把AQS状态设置成0，表示允许中断
w.unlock(); // allow interrupts
// 是否突然完成
boolean completedAbruptly = true;
try {
// 如果task不为空或者getTask()不为空
// getTask() 方法其实是去阻塞队列获取任务，获取不到就一直阻塞
// 如果是第一次执行while循环并且w.firstTask不为空，这个task任务将被当前线程执行
// 如果w.firstTask为空，那么就到阻塞队列等待任务，获取到就执行，没有就等待
// 执行完毕后重复去阻塞队列获取任务执行，这就是线程为什么能够一直存活在线程池的原因了
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
// 加锁
w.lock();
// 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
// 如果线程池大于等于STOP状态，或者线程状态被设置成中断状态
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
// 中断线程
wt.interrupt();
try {
// 调用beforeExecute钩子方法
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
// 最终执行提交的任务的run方法
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 {
// 执行完毕后调用afterExecute钩子方法
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
// 把task置空
task = null;
// 当前worker的完成任务数加一
w.completedTasks++;
// 释放锁
w.unlock();
}
}
// 走到这一步证明while循环已经执行完毕，并且不是被突然中断的
completedAbruptly = false;
} finally {
// 如果while循环退出，那么线程也随之消亡了，调用processWorkerExit进行后续处理
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
这个方法其实做了以下几件事情
- 获取传递进来的任务，或者调用getTask()方法到队列拉取任务，处理完一个任务后while循环继续到阻塞队列去获取任务
- 获取到任务后，锁住worker对象
- 如果线程池被突然中止或者当前线程被设置成interrupt状态，那么中断当前线程
- 调用任务的run方法执行任务，执行完成后worker的completedTasks加一
- 任务处理完成后继续到队列拉取任务执行
- 如果因为超时或者其他原因while循环中止，那么线程随之结束生命周期，调用processWorkerExit方法进行一些处理
接下来看一下getTask()方法是如何从阻塞队列获取任务的
private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
for (;;) {
// 获取线程池当前状态赋值为rs
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
// 如果线程池状态等于SHUTDOWN 并且队列为空
// 如果线程池状态大于等于STOP
// 那么当前线程池workerCount减一，返回空
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
decrementWorkerCount();
return null;
}
// 获取当前线程池的workerCount
int wc = workerCountOf(c);
// Are workers subject to culling?
// 判断当前线程池核心线程是否允许超时，或者当前线程数是否已经超过核心数
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
// 线程池线程数大于maximumPoolSize，并且timed为true，并且已经timeout
// (timeout 在往下的代码会赋值) ，并且wc >1 ,并且workQueue已经为空，即任务已经处理完毕
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
// 如果CAS成功将workerCount减一,那么返回空
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
// 继续for循环，最终也是会走到这里取做workerCount减一操作
continue;
}
try {
// 如果time 为true，即核心线程允许超时，或者当前线程池线程数已经超过核心数
// 那么调用阻塞队列的poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS)方法
// 那么线程池中如果一条线程处于空闲状态超过keepAliveTime秒后
// 即超过keepAliveTime秒后还没有从队列中拉取到任务，即为null
// 这个方法返回null后，runWorker的while循环退出，线程消亡
// 如果time为false，那么会一直等待获取任务，
// 一般会有<=corePoolSize条线程一直阻塞等待获取任务
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
// 把timedOut设置为true，下一次循环会直接返回null
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
// 把timedOut设置为false
timedOut = false;
}
}
}
getTask方法主要是到阻塞队列拉取任务
- 如果线程池状态为SHUTDOWN并且队列任务为空，或者线程池状态>SHUTDOWN,证明线程池被关闭，workerCount减一，直接返回空
- 线程池线程数大于maximumPoolSize，并且timed为true，并且已经timeout，那么workerCount减一，直接返回空
- 如果不是step1 和 step2的情况，那么一直阻塞等待队列的任务
2.3.4 processWorkerExit 方法分析
通过对runWorker方法的分析，我们知道，在一个线程正常消亡或者或者意外消亡的时候会调用processWorkerExit 方法
private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
// completedAbruptly 线程突然退出，workerCount减一
if (completedAbruptly) // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
decrementWorkerCount();
// 获取锁，增加线程池全局完成任务数
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
completedTaskCount += w.completedTasks;
// 从workers集合把当前worker移除
workers.remove(w);
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 尝试终结，待会再看这个问题
tryTerminate();
int c = ctl.get();
// 如果是SHUTDOWN状态并且队列不空，或者还在RUNNING状态
if (runStateLessThan(c, STOP)) {
// 如果不是突然退出，并且allowCoreThreadTimeOut为true
// 即空闲状态下核心线程也会消亡
if (!completedAbruptly) {
int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
min = 1;
// 线程池最少要有一条线程
if (workerCountOf(c) >= min)
return; // replacement not needed
}
// 增添一条线程处理任务
addWorker(null, false);
}
}
这个方法主要做了一下三件事情
- 如果线程是突然中断，那么将workerCount减一，因为突然中断没来得及调整workerCount
- tryTerminate 尝试terminate线程池，即关闭线程池
- 如果是SHUTDOWN状态并且队列不空，或者还在RUNNING状态，说明还有任务需要处理，但是allowCoreThreadTimeOut为true，即核心线程经过一定时间也会消亡，那么保证线程池至少要有一条线程还在运行处理任务
2.3.5 tryTerminate 方法
在说这个方法之前我想先说线程池中另外两个方法，shutdown 和 shutdownNow，优雅关闭线程池和立即关闭线程池，shutdown 会把线程池状态设置成SHUTDOWN 状态，但是线程池继续处理在队列中的任务或者正在处理的任务，shutdownNow会马上关闭线程池，并且不会继续处理所有任务
public void shutdown() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
// 将线程池状态设置成SHUTDOWN
advanceRunState(SHUTDOWN);
// 中断空闲线程
interruptIdleWorkers();
// 调用onShutdown钩子方法
onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 尝试终结
tryTerminate();
}
public List<Runnable> shutdownNow() {
List<Runnable> tasks;
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
// 将线程池状态设置成STOP
advanceRunState(STOP);
// 马上中止所有线程
interruptWorkers();
tasks = drainQueue();
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 尝试终结
tryTerminate();
return tasks;
}
private void interruptWorkers() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// 遍历所有的worker对象，马上interrupt所有线程
for (Worker w : workers)
w.interruptIfStarted();
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
private void interruptIdleWorkers() {
interruptIdleWorkers(false);
}
private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// 遍历worker对象，只中止空闲线程
for (Worker w : workers) {
Thread t = w.thread;
// 怎么判定是不是空闲线程呢，调用worker对象的tryLock进行加锁
// 加锁成功说明是空闲线程，执行中的线程是获取不了锁的，
// 查看runWorker方法，线程每次while循环拉取到任务执行的时都会锁住worker对象
if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
try {
// 调用线程的interrupt方法进行中止
t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {
} finally {
w.unlock();
}
}
// 这个onlyOne应该传递过来的为false
if (onlyOne)
break;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
线程被interrupt后，再回来看getTask方法，队列workQueue拉取任务的时候会抛出InterruptedException，此时把timeout设置成false，进入下一轮拉取task的循环中
try {
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
// 把timedOut设置为true，下一次循环会直接返回null
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
// 把timedOut设置为false
timedOut = false;
}
}
那在下一轮拉取task的循环中如果判定线程池状态时SHUTDOWN并且workerQueue不为空，则继续循环拉取任务，如果是STOP状态，那么返回null线程消亡，如果是SHUTDOWN并且workerQueue为空，那么那么返回null线程消亡，由于之前说了，shutdownNow会中断所有线程并且设置线程池状态STOP，那么如果是调用shutdownNow方法的话，线程池所有在队列等待任务的线程都马上返回，所有线程在runWorker的循环结束，所有线程马上消亡，SHUTDOWN并且workerQueue为空也同理
// Check if queue empty only if necessary.
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
// workerCount减一
decrementWorkerCount();
return null;
}
这里有个问题，线程池如何优雅的关闭线程呢，其实就跟tryTerminate有关了，你有没有考虑过，调用shutdown的时候只是把线程调用shutdown方法当前时刻的空闲线程中断了，但是剩下的线程呢，等到workerQueue空的时候自行结束吗？其实并不是这样的，shutdown方法执行的时候会调用一次tryTerminate方法，tryTerminate又会调用interruptIdleWorkers(ONLY_ONE)方法获取一条空闲的线程中断它，当getTask返回后，runWorker方法会在最后调用processWorkerExit 方法，而processWorkerExit里也会调用一次tryTerminate去中断空闲线程，如此循环往复，达到优雅关闭的效果，流程如下
最后我们来看看tryTerminate的源码
final void tryTerminate() {
for (;;) {
int c = ctl.get();
// 如果是RUNNING 状态或者TIDYING状态
// 或者SHUTDOWN状态但workerQueue不为空，那么直接返回
if (isRunning(c) ||
runStateAtLeast(c, TIDYING) ||
(runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))
return;
// 中断一个空闲线程
if (workerCountOf(c) != 0) { // Eligible to terminate
interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
return;
}
// 进入到这里证明线程池状态大于SHUTDOWN
// 或者是SHUTDOWN状态但workerQueue为空
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// 把状态设置为TIDYING
if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
try {
// 调用terminated钩子方法
terminated();
} finally {
// 最后状态设置为TERMINATED
ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
termination.signalAll();
}
return;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
// else retry on failed CAS
}
}
tryTerminate方法执行完后线程池真正关闭，消亡
3 小结
探索线程池源码的过程着实不容易，前前后后查阅资料，加上理解花了很多时间，同时也是第一篇个人的博客，探索的路上还有很多未知，以后继续努力，加油