详解Java线程池如何实现优雅退出

目录

• shutdown()方法
• shutdownNow()方法
• awaitTermination(long, TimeUnit)方法

在【高并发专题】中，我们从源码角度深度分析了线程池中那些重要的接口和抽象类、深度解析了线程池是如何创建的，ThreadPoolExecutor类有哪些属性和内部类，以及它们对线程池的重要作用。深度分析了线程池的整体核心流程，以及如何拆解Worker线程的执行代码，深度解析Worker线程的执行流程。

本文，我们就来从源码角度深度解析线程池是如何优雅的退出程序的。首先，我们来看下ThreadPoolExecutor类中的shutdown()方法。

shutdown()方法

当使用线程池的时候，调用了shutdown()方法后，线程池就不会再接受新的执行任务了。但是在调用shutdown()方法之前放入任务队列中的任务还是要执行的。此方法是非阻塞方法，调用后会立即返回，并不会等待任务队列中的任务全部执行完毕后再返回。我们看下shutdown()方法的源代码，如下所示。

public void shutdown() {
	//获取线程池的全局锁
	final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
	mainLock.lock();
	try {
		//检查是否有关闭线程池的权限
		checkShutdownAccess();
		//将当前线程池的状态设置为SHUTDOWN
		advanceRunState(SHUTDOWN);
		//中断Worker线程
		interruptIdleWorkers();
		//为ScheduledThreadPoolExecutor调用钩子函数
		onShutdown(); // hook for 
	} finally {
		//释放线程池的全局锁
		mainLock.unlock();
	}
	//尝试将状态变为TERMINATED
	tryTerminate();
}

总体来说，shutdown()方法的代码比较简单，首先检查了是否有权限来关闭线程池，如果有权限，则再次检测是否有中断工作线程的权限，如果没有权限，则会抛出SecurityException异常，代码如下所示。

//检查是否有关闭线程池的权限
checkShutdownAccess();
//将当前线程池的状态设置为SHUTDOWN
advanceRunState(SHUTDOWN);
//中断Worker线程
interruptIdleWorkers();

其中，checkShutdownAccess()方法的实现代码如下所示。

private void checkShutdownAccess() {
	SecurityManager security = System.getSecurityManager();
	if (security != null) {
		security.checkPermission(shutdownPerm);
		final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
		mainLock.lock();
		try {
			for (Worker w : workers)
				security.checkAccess(w.thread);
		} finally {
			mainLock.unlock();
		}
	}
}

对于checkShutdownAccess()方法的代码理解起来比较简单，就是检测是否具有关闭线程池的权限，期间使用了线程池的全局锁。

接下来，我们看advanceRunState(int)方法的源代码，如下所示。

private void advanceRunState(int targetState) {
	for (;;) {
		int c = ctl.get();
		if (runStateAtLeast(c, targetState) ||
			ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))))
			break;
	}
}

advanceRunState(int)方法的整体逻辑就是：判断当前线程池的状态是否为指定的状态，在shutdown()方法中传递的状态是SHUTDOWN，如果是SHUTDOWN，则直接返回；如果不是SHUTDOWN，则将当前线程池的状态设置为SHUTDOWN。

接下来，我们看看showdown()方法调用的interruptIdleWorkers()方法，如下所示。

private void interruptIdleWorkers() {
	interruptIdleWorkers(false);
}

可以看到，interruptIdleWorkers()方法调用的是interruptIdleWorkers(boolean)方法，继续看interruptIdleWorkers(boolean)方法的源代码，如下所示。

private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
	final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
	mainLock.lock();
	try {
		for (Worker w : workers) {
			Thread t = w.thread;
			if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
				try {
					t.interrupt();
				} catch (SecurityException ignore) {
				} finally {
					w.unlock();
				}
			}
			if (onlyOne)
				break;
		}
	} finally {
		mainLock.unlock();
	}
}

上述代码的总体逻辑为：获取线程池的全局锁，循环所有的工作线程，检测线程是否被中断，如果没有被中断，并且Worker线程获得了锁，则执行线程的中断方法，并释放线程获取到的锁。此时如果onlyOne参数为true，则退出循环。否则，循环所有的工作线程，执行相同的操作。最终，释放线程池的全局锁。

接下来，我们看下shutdownNow()方法。

shutdownNow()方法

如果调用了线程池的shutdownNow()方法，则线程池不会再接受新的执行任务，也会将任务队列中存在的任务丢弃，正在执行的Worker线程也会被立即中断，同时，方法会立刻返回，此方法存在一个返回值，也就是当前任务队列中被丢弃的任务列表。

shutdownNow()方法的源代码如下所示。

public List shutdownNow() {
	List tasks;
	final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
	mainLock.lock();
	try {
		//检查是否有关闭权限
		checkShutdownAccess();
		//设置线程池的状态为STOP
		advanceRunState(STOP);
		//中断所有的Worker线程
		interruptWorkers();
		//将任务队列中的任务移动到tasks集合中
		tasks = drainQueue();
	} finally {
		mainLock.unlock();
	}
	/尝试将状态变为TERMINATED
	tryTerminate();
	//返回tasks集合
	return tasks;
}

shutdownNow()方法的源代码的总体逻辑与shutdown()方法基本相同，只是shutdownNow()方法将线程池的状态设置为STOP，中断所有的Worker线程，并且将任务队列中的所有任务移动到tasks集合中并返回。

可以看到，shutdownNow()方法中断所有的线程时，调用了interruptWorkers()方法，接下来，我们就看下interruptWorkers()方法的源代码，如下所示。

private void interruptWorkers() {
	final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
	mainLock.lock();
	try {
		for (Worker w : workers)
			w.interruptIfStarted();
	} finally {
		mainLock.unlock();
	}
}

interruptWorkers()方法的逻辑比较简单，就是获得线程池的全局锁，循环所有的工作线程，依次中断线程，最后释放线程池的全局锁。

在interruptWorkers()方法的内部，实际上调用的是Worker类的interruptIfStarted()方法来中断线程，我们看下Worker类的interruptIfStarted()方法的源代码，如下所示。

void interruptIfStarted() {
	Thread t;
	if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
		try {
			t.interrupt();
		} catch (SecurityException ignore) {
		}
	}
}

发现其本质上调用的还是Thread类的interrupt()方法来中断线程。

awaitTermination(long, TimeUnit)方法

当线程池调用了awaitTermination(long, TimeUnit)方法后，会阻塞调用者所在的线程，直到线程池的状态修改为TERMINATED才返回，或者达到了超时时间返回。接下来，我们看下awaitTermination(long, TimeUnit)方法的源代码，如下所示。

public boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
	throws InterruptedException {
	//获取距离超时时间剩余的时长
	long nanos = unit.toNanos(timeout);
	//获取Worker线程的的全局锁
	final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
	//加锁
	mainLock.lock();
	try {
		for (;;) {
			//当前线程池状态为TERMINATED状态，会返回true
			if (runStateAtLeast(ctl.get(), TERMINATED))
				return true;
			//达到超时时间，已超时，则返回false
			if (nanos <= 0)
				return false;
			//重置距离超时时间的剩余时长
			nanos = termination.awaitNanos(nanos);
		}
	} finally {
		//释放锁
		mainLock.unlock();
	}
}

上述代码的总体逻辑为：首先获取Worker线程的独占锁，后在循环判断当前线程池是否已经是TERMINATED状态，如果是则直接返回true，否则检测是否已经超时，如果已经超时，则返回false。如果未超时，则重置距离超时时间的剩余时长。接下来，进入下一轮循环，再次检测当前线程池是否已经是TERMINATED状态，如果是则直接返回true，否则检测是否已经超时，如果已经超时，则返回false。如果未超时，则重置距离超时时间的剩余时长。以此循环，直到线程池的状态变为TERMINATED或者已经超时。

到此这篇关于详解Java线程池如何实现优雅退出的文章就介绍到这了,更多相关Java线程池退出内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！