什么是线程池
本篇文章是类似笔记的形式。文笔写不好，而且会大量摘抄别人的文章。
- 参考
https://www.jianshu.com/p/a795a592af63
类图
类图
重点是 ThreadPoolExecutor。 是我们常用的线程池实现类
初始化参数
-
int corePoolSize核心线程数 -
int maximunPoolSize最大线程数 -
long keepAliveTime线程空闲最大存活时间- 在线程池空闲时线程继续存活的时间。注意：keepAliveTime 只有线程数大于 corePoolSize 才有效；
-
BlockingQueue workQueue阻塞队列 -
ThreadFactory threadFactory线程工厂 -
RejectedExecutionHandler handler拒绝策略-
AbortPolicy抛出 RejectedExecutionException 异常（默认） -
CallerRunsPolicy直接在调用线程执行 -
DiscardOldestPolicy丢弃阻塞队列中队首的任务 -
DiscardPolicy直接丢弃当前任务
-
线程池工作机制
1、如果当前运行的线程少于 corePoolSize，则「创建新的线程」来执行任务（注意，执行这一步骤需要获取全局锁）；
2、如果运行的线程等于或多于 corePoolSize，则将任务「加入 BlockingQueue」；
3、如果 BlockingQueue 已满，则「创建新的线程」来处理任务；
4、如果创建新线程将使当前运行的线程超出 maximumPoolSize，将「触发拒绝策略」并调用RejectedExecutionHandler#rejectedExecution()方法。
image.png
线程池代码解析
属性
静态属性
//高3位：表示当前线程池运行状态 除去高3位之后的低位：表示当前线程池中所拥有的线程数量
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
//表示在ctl中，低COUNT_BITS位 是用于存放当前线程数量的位。
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
//低COUNT_BITS位 所能表达的最大数值。 000 11111111111111111111 => 5亿多。
private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;
// runState is stored in the high-order bits
//111 000000000000000000 转换成整数，其实是一个负数
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;
//000 000000000000000000
private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS;
//001 000000000000000000
private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS;
//010 000000000000000000
private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS;
//011 000000000000000000
private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS;
/**
* The default rejected execution handler
*/
//缺省拒绝策略，采用的是AbortPolicy 抛出异常的方式。
private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler =
new AbortPolicy();
成员属性
//任务队列，当线程池中的线程达到核心线程数量时，再提交任务 就会直接提交到 workQueue
//workQueue instanceOf ArrayBrokingQueue LinkedBrokingQueue 同步队列
private final BlockingQueue workQueue;
//线程池全局锁，增加worker 减少 worker 时需要持有mainLock ， 修改线程池运行状态时，也需要。
private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();
//线程池中真正存放 worker->thread 的地方。
private final HashSet workers = new HashSet();
/**
* Wait condition to support awaitTermination
*/
//当外部线程调用 awaitTermination() 方法时，外部线程会等待当前线程池状态为 Termination 为止。
//等待是如何实现的？ 就是将外部线程 封装成 waitNode 放入到 Condition 队列中了， waitNode.Thread 就是外部线程，会被park掉（处于WAITING状态）。
//当线程池 状态 变为 Termination时，会去唤醒这些线程。通过 termination.signalAll() ，唤醒之后这些线程会进入到 阻塞队列，然后头结点会去抢占mainLock。
//抢占到的线程，会继续执行awaitTermination() 后面程序。这些线程最后，都会正常执行。
//简单理解：termination.await() 会将线程阻塞在这。
// termination.signalAll() 会将阻塞在这的线程依次唤醒
private final Condition termination = mainLock.newCondition();
/**
* Tracks largest attained pool size. Accessed only under
* mainLock.
*/
//记录线程池生命周期内 线程数最大值
private int largestPoolSize;
/**
* Counter for completed tasks. Updated only on termination of
* worker threads. Accessed only under mainLock.
*/
//记录线程池所完成任务总数 ，当worker退出时会将 worker完成的任务累积到completedTaskCount
private long completedTaskCount;
/*
* All user control parameters are declared as volatiles so that
* ongoing actions are based on freshest values, but without need
* for locking, since no internal invariants depend on them
* changing synchronously with respect to other actions.
*/
/**
* Factory for new threads. All threads are created using this
* factory (via method addWorker). All callers must be prepared
* for addWorker to fail, which may reflect a system or user's
* policy limiting the number of threads. Even though it is not
* treated as an error, failure to create threads may result in
* new tasks being rejected or existing ones remaining stuck in
* the queue.
*
* We go further and preserve pool invariants even in the face of
* errors such as OutOfMemoryError, that might be thrown while
* trying to create threads. Such errors are rather common due to
* the need to allocate a native stack in Thread.start, and users
* will want to perform clean pool shutdown to clean up. There
* will likely be enough memory available for the cleanup code to
* complete without encountering yet another OutOfMemoryError.
*/
//创建线程时会使用 线程工厂，当我们使用 Executors.newFix... newCache... 创建线程池时，使用的是 DefaultThreadFactory
//一般不建议使用Default线程池，推荐自己实现ThreadFactory
private volatile ThreadFactory threadFactory;
/**
* Handler called when saturated or shutdown in execute.
*/
//拒绝策略，juc包提供了4中方式，默认采用 Abort..抛出异常的方式。
private volatile RejectedExecutionHandler handler;
/**
* Timeout in nanoseconds for idle threads waiting for work.
* Threads use this timeout when there are more than corePoolSize
* present or if allowCoreThreadTimeOut. Otherwise they wait
* forever for new work.
*/
//空闲线程存活时间，当allowCoreThreadTimeOut == false 时，会维护核心线程数量内的线程存活，超出部分会被超时。
//allowCoreThreadTimeOut == true 核心数量内的线程 空闲时 也会被回收。
private volatile long keepAliveTime;
/**
* If false (default), core threads stay alive even when idle.
* If true, core threads use keepAliveTime to time out waiting
* for work.
*/
//控制核心线程数量内的线程 是否可以被回收。true 可以，false不可以。
private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
/**
* Core pool size is the minimum number of workers to keep alive
* (and not allow to time out etc) unless allowCoreThreadTimeOut
* is set, in which case the minimum is zero.
*/
//核心线程数量限制。
private volatile int corePoolSize;
/**
* Maximum pool size. Note that the actual maximum is internally
* bounded by CAPACITY.
*/
//线程池最大线程数量限制。
private volatile int maximumPoolSize;
构造方法
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//核心线程数限制
int maximumPoolSize,//最大线程限制
long keepAliveTime,//空闲线程存活时间
TimeUnit unit,//时间单位 seconds nano..
BlockingQueue workQueue,//任务队列
ThreadFactory threadFactory,//线程工厂
RejectedExecutionHandler handler/*拒绝策略*/) {
//判断参数是否越界
if (corePoolSize < 0 ||
maximumPoolSize <= 0 ||
maximumPoolSize < corePoolSize ||
keepAliveTime < 0)
throw new IllegalArgumentException();
//工作队列 和 线程工厂 和 拒绝策略 都不能为空。
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;
}
内部类 Worker
private final class Worker
extends AbstractQueuedSynchronizer
implements Runnable
{
//Worker采用了AQS的独占模式
//独占模式：两个重要属性 state 和 ExclusiveOwnerThread
//state：0时表示未被占用 > 0时表示被占用 < 0 时 表示初始状态，这种情况下不能被抢锁。
//ExclusiveOwnerThread:表示独占锁的线程。
/**
* 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. */
//worker内部封装的工作线程
final Thread thread;
/** Initial task to run. Possibly null. */
//假设firstTask不为空，那么当worker启动后（内部的线程启动)会优先执行firstTask，当执行完firstTask后，会到queue中去获取下一个任务。
Runnable firstTask;
/** Per-thread task counter */
//记录当前worker所完成任务数量。
volatile long completedTasks;
/**
* Creates with given first task and thread from ThreadFactory.
* @param firstTask the first task (null if none)
*/
//firstTask可以为null。为null 启动后会到queue中获取。
Worker(Runnable firstTask) {
//设置AQS独占模式为初始化中状态，这个时候 不能被抢占锁。
setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
this.firstTask = firstTask;
//使用线程工厂创建了一个线程，并且将当前worker 指定为 Runnable，也就是说当thread启动的时候，会以worker.run()为入口。
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}
/** Delegates main run loop to outer runWorker */
//当worker启动时，会执行run()
public void run() {
//ThreadPoolExecutor->runWorker() 这个是核心方法，等后面分析worker启动后逻辑时会以这里切入。
runWorker(this);
}
// Lock methods
//
// The value 0 represents the unlocked state.
// The value 1 represents the locked state.
//判断当前worker的独占锁是否被独占。
//0 表示未被占用
//1 表示已占用
protected boolean isHeldExclusively() {
return getState() != 0;
}
//尝试去占用worker的独占锁
//返回值 表示是否抢占成功
protected boolean tryAcquire(int unused) {
//使用CAS修改 AQS中的 state ，期望值为0(0时表示未被占用），修改成功表示当前线程抢占成功
//那么则设置 ExclusiveOwnerThread 为当前线程。
if (compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
return true;
}
return false;
}
//外部不会直接调用这个方法 这个方法是AQS 内调用的，外部调用unlock时 ，unlock->AQS.release() ->tryRelease()
protected boolean tryRelease(int unused) {
setExclusiveOwnerThread(null);
setState(0);
return true;
}
//加锁，加锁失败时，会阻塞当前线程，直到获取到锁位置。
public void lock() { acquire(1); }
//尝试去加锁，如果当前锁是未被持有状态，那么加锁成功后 会返回true，否则不会阻塞当前线程，直接返回false.
public boolean tryLock() { return tryAcquire(1); }
//一般情况下，咱们调用unlock 要保证 当前线程是持有锁的。
//特殊情况，当worker的state == -1 时，调用unlock 表示初始化state 设置state == 0
//启动worker之前会先调用unlock()这个方法。会强制刷新ExclusiveOwnerThread == null State==0
public void unlock() { release(1); }
//就是返回当前worker的lock是否被占用。
public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); }
void interruptIfStarted() {
Thread t;
if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
try {
t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {
}
}
}
}
工具方法
// Packing and unpacking ctl
//获取当前线程池运行状态
//~000 11111111111111111111 => 111 000000000000000000000
//c == ctl = 111 000000000000000000111
//111 000000000000000000111
//111 000000000000000000000
//111 000000000000000000000
private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }
//获取当前线程池线程数量
//c == ctl = 111 000000000000000000111
//111 000000000000000000111
//000 111111111111111111111
//000 000000000000000000111 => 7
private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }
//用在重置当前线程池ctl值时 会用到
//rs 表示线程池状态 wc 表示当前线程池中worker（线程）数量
//111 000000000000000000
//000 000000000000000111
//111 000000000000000111
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
/*
* Bit field accessors that don't require unpacking ctl.
* These depend on the bit layout and on workerCount being never negative.
*/
//比较当前线程池ctl所表示的状态，是否小于某个状态s
//c = 111 000000000000000111 < 000 000000000000000000 == true
//所有情况下，RUNNING < SHUTDOWN < STOP < TIDYING < TERMINATED
private static boolean runStateLessThan(int c, int s) {
return c < s;
}
//比较当前线程池ctl所表示的状态，是否大于等于某个状态s
private static boolean runStateAtLeast(int c, int s) {
return c >= s;
}
//小于SHUTDOWN 的一定是RUNNING。 SHUTDOWN == 0
private static boolean isRunning(int c) {
return c < SHUTDOWN;
}
/**
* Attempts to CAS-increment the workerCount field of ctl.
*/
//使用CAS方式 让ctl值+1 ，成功返回true, 失败返回false
private boolean compareAndIncrementWorkerCount(int expect) {
return ctl.compareAndSet(expect, expect + 1);
}
/**
* Attempts to CAS-decrement the workerCount field of ctl.
*/
//使用CAS方式 让ctl值-1 ，成功返回true, 失败返回false
private boolean compareAndDecrementWorkerCount(int expect) {
return ctl.compareAndSet(expect, expect - 1);
}
/**
* Decrements the workerCount field of ctl. This is called only on
* abrupt termination of a thread (see processWorkerExit). Other
* decrements are performed within getTask.
*/
//将ctl值减一，这个方法一定成功
private void decrementWorkerCount() {
//这里会一直重试，直到成功为止。
do {} while (! compareAndDecrementWorkerCount(ctl.get()));
}
execute 方法
线程池有
submit、execute方法提交任务。 而submit是对execute方法的封装 。多了一个返回值为Future。这个可以单独讲
先放一张图
image.png
/**
* Executes the given task sometime in the future. The task
* may execute in a new thread or in an existing pooled thread.
*
* If the task cannot be submitted for execution, either because this
* executor has been shutdown or because its capacity has been reached,
* the task is handled by the current {@code RejectedExecutionHandler}.
*
* @param command the task to execute
* @throws RejectedExecutionException at discretion of
* {@code RejectedExecutionHandler}, if the task
* cannot be accepted for execution
* @throws NullPointerException if {@code command} is null
*/
//command 可以是普通的Runnable 实现类，也可以是 FutureTask
public void execute(Runnable command) {
//非空判断..
if (command == null)
throw new NullPointerException();
/*
* Proceed in 3 steps:
*
* 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
* start a new thread with the given command as its first
* task. The call to addWorker atomically checks runState and
* workerCount, and so prevents false alarms that would add
* threads when it shouldn't, by returning false.
*
* 2. If a task can be successfully queued, then we still need
* to double-check whether we should have added a thread
* (because existing ones died since last checking) or that
* the pool shut down since entry into this method. So we
* recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
* stopped, or start a new thread if there are none.
*
* 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
* thread. If it fails, we know we are shut down or saturated
* and so reject the task.
*/
//获取ctl最新值赋值给c，ctl ：高3位 表示线程池状态，低位表示当前线程池线程数量。
int c = ctl.get();
//workerCountOf(c) 获取出当前线程数量
//条件成立：表示当前线程数量小于核心线程数，此次提交任务，直接创建一个新的worker，对应线程池中多了一个新的线程。
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
//addWorker 即为创建线程的过程，会创建worker对象，并且将command作为firstTask
//core == true 表示采用核心线程数量限制 false表示采用 maximumPoolSize
if (addWorker(command, true))
//创建成功后，直接返回。addWorker方法里面会启动新创建的worker，将firstTask执行。
return;
//执行到这条语句，说明addWorker一定是失败了...
//有几种可能呢？？
//1.存在并发现象，execute方法是可能有多个线程同时调用的，当workerCountOf(c) < corePoolSize成立后，
//其它线程可能也成立了，并且向线程池中创建了worker。这个时候线程池中的核心线程数已经达到，所以...
//2.当前线程池状态发生改变了。 RUNNING SHUTDOWN STOP TIDYING TERMINATION
//当线程池状态是非RUNNING状态时，addWorker(firstTask!=null, true|false) 一定会失败。
//SHUTDOWN 状态下，也有可能创建成功。前提 firstTask == null 而且当前 queue 不为空。特殊情况。
c = ctl.get();
}
//执行到这里有几种情况？
//1.当前线程数量已经达到corePoolSize
//2.addWorker失败..
//条件成立：说明当前线程池处于running状态，则尝试将 task 放入到workQueue中。
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
//执行到这里，说明offer提交任务成功了..
//再次获取ctl保存到recheck。
int recheck = ctl.get();
//条件一：! isRunning(recheck) 成立：说明你提交到队列之后，线程池状态被外部线程给修改 比如：shutdown() shutdownNow()
//这种情况 需要把刚刚提交的任务删除掉。
//条件二：remove(command) 有可能成功，也有可能失败
//成功：提交之后，线程池中的线程还未消费（处理）
//失败：提交之后，在shutdown() shutdownNow()之前，就被线程池中的线程 给处理。
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
//提交之后线程池状态为 非running 且 任务出队成功，走个拒绝策略。
reject(command);
//有几种情况会到这里？
//1.当前线程池是running状态(这个概率最大)
//2.线程池状态是非running状态 但是remove提交的任务失败.
//担心 当前线程池是running状态，但是线程池中的存活线程数量是0，这个时候，如果是0的话，会很尴尬，任务没线程去跑了,
//这里其实是一个担保机制，保证线程池在running状态下，最起码得有一个线程在工作。
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
//执行到这里，有几种情况？
//1.offer失败
//2.当前线程池是非running状态
//1.offer失败，需要做什么？ 说明当前queue 满了！这个时候 如果当前线程数量尚未达到maximumPoolSize的话，会创建新的worker直接执行command
//假设当前线程数量达到maximumPoolSize的话，这里也会失败，也走拒绝策略。
//2.线程池状态为非running状态，这个时候因为 command != null addWorker 一定是返回false。
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
addWorker方法
看完execute方法过程，发现内部是通过 addWordk去添加任务的。
/**
* Checks if a new worker can be added with respect to current
* pool state and the given bound (either core or maximum). If so,
* the worker count is adjusted accordingly, and, if possible, a
* new worker is created and started, running firstTask as its
* first task. This method returns false if the pool is stopped or
* eligible to shut down. It also returns false if the thread
* factory fails to create a thread when asked. If the thread
* creation fails, either due to the thread factory returning
* null, or due to an exception (typically OutOfMemoryError in
* Thread.start()), we roll back cleanly.
*
* @param firstTask the task the new thread should run first (or
* null if none). Workers are created with an initial first task
* (in method execute()) to bypass queuing when there are fewer
* than corePoolSize threads (in which case we always start one),
* or when the queue is full (in which case we must bypass queue).
* Initially idle threads are usually created via
* prestartCoreThread or to replace other dying workers.
*
* @param core if true use corePoolSize as bound, else
* maximumPoolSize. (A boolean indicator is used here rather than a
* value to ensure reads of fresh values after checking other pool
* state).
* @return true if successful
*/
//firstTask 可以为null，表示启动worker之后，worker自动到queue中获取任务.. 如果不是null，则worker优先执行firstTask
//core 采用的线程数限制 如果为true 采用 核心线程数限制 false采用 maximumPoolSize线程数限制.
//返回值总结：
//true 表示创建worker成功，且线程启动
//false 表示创建失败。
//1.线程池状态rs > SHUTDOWN (STOP/TIDYING/TERMINATION)
//2.rs == SHUTDOWN 但是队列中已经没有任务了 或者 当前状态是SHUTDOWN且队列未空，但是firstTask不为null
//3.当前线程池已经达到指定指标（coprePoolSize 或者 maximumPoolSIze）
//4.threadFactory 创建的线程是null
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
//自旋 判断当前线程池状态是否允许创建线程的事情。
retry:
for (;;) {
//获取当前ctl值保存到c
int c = ctl.get();
//获取当前线程池运行状态 保存到rs长
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
//条件一：rs >= SHUTDOWN 成立：说明当前线程池状态不是running状态
//条件二：前置条件，当前的线程池状态不是running状态 ! (rs == SHUTDOWN && firstTask == null && ! workQueue.isEmpty())
//rs == SHUTDOWN && firstTask == null && ! workQueue.isEmpty()
//表示：当前线程池状态是SHUTDOWN状态 & 提交的任务是空，addWorker这个方法可能不是execute调用的。 & 当前任务队列不是空
//排除掉这种情况，当前线程池是SHUTDOWN状态，但是队列里面还有任务尚未处理完，这个时候是允许添加worker，但是不允许再次提交task。
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
//什么情况下回返回false?
//线程池状态 rs > SHUTDOWN
//rs == SHUTDOWN 但是队列中已经没有任务了 或者 rs == SHUTDOWN 且 firstTask != null
return false;
//上面这些代码，就是判断 当前线程池状态 是否允许添加线程。
//内部自旋 获取创建线程令牌的过程。
for (;;) {
//获取当前线程池中线程数量 保存到wc中
int wc = workerCountOf(c);
//条件一：wc >= CAPACITY 永远不成立，因为CAPACITY是一个5亿多大的数字
//条件二：wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize)
//core == true ,判断当前线程数量是否>=corePoolSize，会拿核心线程数量做限制。
//core == false,判断当前线程数量是否>=maximumPoolSize，会拿最大线程数量做限制。
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
//执行到这里，说明当前无法添加线程了，已经达到指定限制了
return false;
//条件成立：说明记录线程数量已经加1成功，相当于申请到了一块令牌。
//条件失败：说明可能有其它线程，修改过ctl这个值了。
//可能发生过什么事？
//1.其它线程execute() 申请过令牌了，在这之前。导致CAS失败
//2.外部线程可能调用过 shutdown() 或者 shutdownNow() 导致线程池状态发生变化了，咱们知道 ctl 高3位表示状态
//状态改变后，cas也会失败。
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
//进入到这里面，一定是cas成功啦！申请到令牌了
//直接跳出了 retry 外部这个for自旋。
break retry;
//CAS失败，没有成功的申请到令牌
//获取最新的ctl值
c = ctl.get(); // Re-read ctl
//判断当前线程池状态是否发生过变化,如果外部在这之前调用过shutdown. shutdownNow 会导致状态变化。
if (runStateOf(c) != rs)
//状态发生变化后，直接返回到外层循环，外层循环负责判断当前线程池状态，是否允许创建线程。
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
}
}
//表示创建的worker是否已经启动，false未启动 true启动
boolean workerStarted = false;
//表示创建的worker是否添加到池子中了 默认false 未添加 true是添加。
boolean workerAdded = false;
//w表示后面创建worker的一个引用。
Worker w = null;
try {
//创建Worker，执行完后，线程应该是已经创建好了。
w = new Worker(firstTask);
//将新创建的worker节点的线程 赋值给 t
final Thread t = w.thread;
//为什么要做 t != null 这个判断？
//为了防止ThreadFactory 实现类有bug，因为ThreadFactory 是一个接口，谁都可以实现。
//万一哪个 小哥哥 脑子一热，有bug，创建出来的线程 是null、、
//Doug lea考虑的比较全面。肯定会防止他自己的程序报空指针，所以这里一定要做！
if (t != null) {
//将全局锁的引用保存到mainLock
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
//持有全局锁，可能会阻塞，直到获取成功为止，同一时刻 操纵 线程池内部相关的操作，都必须持锁。
mainLock.lock();
//从这里加锁之后，其它线程 是无法修改当前线程池状态的。
try {
// Recheck while holding lock.
// Back out on ThreadFactory failure or if
// shut down before lock acquired.
//获取最新线程池运行状态保存到rs中
int rs = runStateOf(ctl.get());
//条件一：rs < SHUTDOWN 成立：最正常状态，当前线程池为RUNNING状态.
//条件二：前置条件：当前线程池状态不是RUNNING状态。
//(rs == SHUTDOWN && firstTask == null) 当前状态为SHUTDOWN状态且firstTask为空。其实判断的就是SHUTDOWN状态下的特殊情况，
//只不过这里不再判断队列是否为空了
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
//t.isAlive() 当线程start后，线程isAlive会返回true。
//防止脑子发热的程序员，ThreadFactory创建线程返回给外部之前，将线程start了。。
if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
throw new IllegalThreadStateException();
//将咱们创建的worker添加到线程池中。
workers.add(w);
//获取最新当前线程池线程数量
int s = workers.size();
//条件成立：说明当前线程数量是一个新高。更新largestPoolSize
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
//表示线程已经追加进线程池中了。
workerAdded = true;
}
} finally {
//释放线程池全局锁。
mainLock.unlock();
}
//条件成立:说明 添加worker成功
//条件失败：说明线程池在lock之前，线程池状态发生了变化，导致添加失败。
if (workerAdded) {
//成功后，则将创建的worker启动，线程启动。
t.start();
//启动标记设置为true
workerStarted = true;
}
}
} finally {
//条件成立：! workerStarted 说明启动失败，需要做清理工作。
if (! workerStarted)
//失败时做什么清理工作？
//1.释放令牌
//2.将当前worker清理出workers集合
addWorkerFailed(w);
}
//返回新创建的线程是否启动。
return workerStarted;
}
runWorker 方法 重点
看 addWork中这个行 t.start();
这个t指的是 Worker 示例中的thread属性
而Work类实例化时，将自身赋值给thread。所以start的方法，就是调用的Work类的run方法。run方法中只有一个 runWorker方法
//Worker方法的构造方法
//firstTask可以为null。为null 启动后会到queue中获取。
Worker(Runnable firstTask) {
//设置AQS独占模式为初始化中状态，这个时候 不能被抢占锁。
setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
this.firstTask = firstTask;
//使用线程工厂创建了一个线程，并且将当前worker 指定为 Runnable，也就是说当thread启动的时候，会以worker.run()为入口。
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}
// Worker类中的run方法。
/** Delegates main run loop to outer runWorker */
//当worker启动时，会执行run()
public void run() {
//ThreadPoolExecutor->runWorker() 这个是核心方法，等后面分析worker启动后逻辑时会以这里切入。
runWorker(this);
}
下面看看RunWorker方法。
//w 就是启动worker
final void runWorker(Worker w) {
//wt == w.thread
Thread wt = Thread.currentThread();
//将初始执行task赋值给task
Runnable task = w.firstTask;
//清空当前w.firstTask引用
w.firstTask = null;
//这里为什么先调用unlock? 就是为了初始化worker state == 0 和 exclusiveOwnerThread ==null
w.unlock(); // allow interrupts
//是否是突然退出，true->发生异常了，当前线程是突然退出，回头需要做一些处理
//false->正常退出。
boolean completedAbruptly = true;
try {
//条件一：task != null 指的就是firstTask是不是null，如果不是null，直接执行循环体里面。
//条件二：(task = getTask()) != null 条件成立：说明当前线程在queue中获取任务成功，getTask这个方法是一个会阻塞线程的方法
//getTask如果返回null，当前线程需要执行结束逻辑。
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
//worker设置独占锁 为当前线程
//为什么要设置独占锁呢？shutdown时会判断当前worker状态，根据独占锁是否空闲来判断当前worker是否正在工作。
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
//条件一：runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) 说明线程池目前处于STOP/TIDYING/TERMINATION 此时线程一定要给它一个中断信号
//条件一成立：runStateAtLeast(ctl.get(), STOP)&& !wt.isInterrupted()
//上面如果成立：说明当前线程池状态是>=STOP 且 当前线程是未设置中断状态的，此时需要进入到if里面，给当前线程一个中断。
//假设：runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) == false
// (Thread.interrupted() && runStateAtLeast(ctl.get(), STOP)) 在干吗呢？
// Thread.interrupted() 获取当前中断状态，且设置中断位为false。连续调用两次，这个interrupted()方法 第二次一定是返回false.
// runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) 大概率这里还是false.
// 其实它在强制刷新当前线程的中断标记位 false，因为有可能上一次执行task时，业务代码里面将当前线程的中断标记位 设置为了 true，且没有处理
// 这里一定要强制刷新一下。不会再影响到后面的task了。
//假设：Thread.interrupted() == true 且 runStateAtLeast(ctl.get(), STOP)) == true
//这种情况有发生几率么？
//有可能，因为外部线程在 第一次 (runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) == false 后，有机会调用shutdown 、shutdownNow方法，将线程池状态修改
//这个时候，也会将当前线程的中断标记位 再次设置回 中断状态。
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
//钩子方法，留给子类实现的
beforeExecute(wt, task);
//表示异常情况，如果thrown不为空，表示 task运行过程中 向上层抛出异常了。
Throwable thrown = null;
try {
//task 可能是FutureTask 也可能是 普通的Runnable接口实现类。
//如果前面是通过submit()提交的 runnable/callable 会被封装成 FutureTask。这个不清楚，请看上一期，在b站。
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 {
//钩子方法，留给子类实现的
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
//将局部变量task置为Null
task = null;
//更新worker完成任务数量
w.completedTasks++;
//worker处理完一个任务后，会释放掉独占锁
//1.正常情况下，会再次回到getTask()那里获取任务 while(getTask...)
//2.task.run()时内部抛出异常了..
w.unlock();
}
}
//什么情况下，会来到这里？
//getTask()方法返回null时，说明当前线程应该执行退出逻辑了。
completedAbruptly = false;
} finally {
//task.run()内部抛出异常时，直接从 w.unlock() 那里 跳到这一行。
//正常退出 completedAbruptly == false
//异常退出 completedAbruptly == true
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
getTask 方法
//什么情况下会返回null？
//1.rs >= STOP 成立说明：当前的状态最低也是STOP状态，一定要返回null了
//2.前置条件 状态是 SHUTDOWN ，workQueue.isEmpty()
//3.线程池中的线程数量 超过 最大限制时，会有一部分线程返回Null
//4.线程池中的线程数超过corePoolSize时，会有一部分线程 超时后，返回null。
private Runnable getTask() {
//表示当前线程获取任务是否超时 默认false true表示已超时
boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
//自旋
for (;;) {
//获取最新ctl值保存到c中。
int c = ctl.get();
//获取线程池当前运行状态
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
//条件一：rs >= SHUTDOWN 条件成立：说明当前线程池是非RUNNING状态，可能是 SHUTDOWN/STOP....
//条件二：(rs >= STOP || workQueue.isEmpty())
//2.1:rs >= STOP 成立说明：当前的状态最低也是STOP状态，一定要返回null了
//2.2：前置条件 状态是 SHUTDOWN ，workQueue.isEmpty()条件成立：说明当前线程池状态为SHUTDOWN状态 且 任务队列已空，此时一定返回null。
//返回null，runWorker方法就会将返回Null的线程执行线程退出线程池的逻辑。
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
//使用CAS+死循环的方式让 ctl值 -1
decrementWorkerCount();
return null;
}
//执行到这里，有几种情况？
//1.线程池是RUNNING状态
//2.线程池是SHUTDOWN状态 但是队列还未空，此时可以创建线程。
//获取线程池中的线程数量
int wc = workerCountOf(c);
// Are workers subject to culling?
//timed == true 表示当前这个线程 获取 task 时 是支持超时机制的，使用queue.poll(xxx,xxx); 当获取task超时的情况下，下一次自旋就可能返回null了。
//timed == false 表示当前这个线程 获取 task 时 是不支持超时机制的，当前线程会使用 queue.take();
//情况1：allowCoreThreadTimeOut == true 表示核心线程数量内的线程 也可以被回收。
//所有线程 都是使用queue.poll(xxx,xxx) 超时机制这种方式获取task.
//情况2：allowCoreThreadTimeOut == false 表示当前线程池会维护核心数量内的线程。
//wc > corePoolSize
//条件成立：当前线程池中的线程数量是大于核心线程数的，此时让所有路过这里的线程，都是用poll 支持超时的方式去获取任务，
//这样，就会可能有一部分线程获取不到任务，获取不到任务 返回Null，然后..runWorker会执行线程退出逻辑。
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
//条件一：(wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
//1.1：wc > maximumPoolSize 为什么会成立？setMaximumPoolSize()方法，可能外部线程将线程池最大线程数设置为比初始化时的要小
//1.2: (timed && timedOut) 条件成立：前置条件，当前线程使用 poll方式获取task。上一次循环时 使用poll方式获取任务时，超时了
//条件一 为true 表示 线程可以被回收，达到回收标准，当确实需要回收时再回收。
//条件二：(wc > 1 || workQueue.isEmpty())
//2.1: wc > 1 条件成立，说明当前线程池中还有其他线程，当前线程可以直接回收，返回null
//2.2: workQueue.isEmpty() 前置条件 wc == 1， 条件成立：说明当前任务队列 已经空了，最后一个线程，也可以放心的退出。
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
//使用CAS机制 将 ctl值 -1 ,减1成功的线程，返回null
//CAS成功的，返回Null
//CAS失败？ 为什么会CAS失败？
//1.其它线程先你一步退出了
//2.线程池状态发生变化了。
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
//再次自旋时，timed有可能就是false了，因为当前线程cas失败，很有可能是因为其它线程成功退出导致的，再次咨询时
//检查发现，当前线程 就可能属于 不需要回收范围内了。
continue;
}
try {
//获取任务的逻辑
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
//条件成立：返回任务
if (r != null)
return r;
//说明当前线程超时了...
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false;
}
}
}
shutdown 方法
优雅的关闭
public void shutdown() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
//获取线程池全局锁
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
//设置线程池状态为SHUTDOWN
advanceRunState(SHUTDOWN);
//中断空闲线程
interruptIdleWorkers();
//空方法，子类可以扩展
onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
} finally {
//释放线程池全局锁
mainLock.unlock();
}
//回头说..
tryTerminate();
}
shutdownNow 方法
立即关闭。不管有没有任务，或者正在执行的任务
public List shutdownNow() {
//返回值引用
List tasks;
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
//获取线程池全局锁
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
//设置线程池状态为STOP
advanceRunState(STOP);
//中断线程池中所有线程
interruptWorkers();
//导出未处理的task
tasks = drainQueue();
} finally {
mainLock.unlock();
}
tryTerminate();
//返回当前任务队列中 未处理的任务。
return tasks;
}
tryTerminate 方法
final void tryTerminate() {
//自旋
for (;;) {
//获取最新ctl值
int c = ctl.get();
//条件一：isRunning(c) 成立，直接返回就行，线程池很正常！
//条件二：runStateAtLeast(c, TIDYING) 说明 已经有其它线程 在执行 TIDYING -> TERMINATED状态了,当前线程直接回去。
//条件三：(runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty())
//SHUTDOWN特殊情况，如果是这种情况，直接回去。得等队列中的任务处理完毕后，再转化状态。
if (isRunning(c) ||
runStateAtLeast(c, TIDYING) ||
(runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))
return;
//什么情况会执行到这里？
//1.线程池状态 >= STOP
//2.线程池状态为 SHUTDOWN 且 队列已经空了
//条件成立：当前线程池中的线程数量 > 0
if (workerCountOf(c) != 0) { // Eligible to terminate
//中断一个空闲线程。
//空闲线程，在哪空闲呢？ queue.take() | queue.poll()
//1.唤醒后的线程 会在getTask()方法返回null
//2.执行退出逻辑的时候会再次调用tryTerminate() 唤醒下一个空闲线程
//3.因为线程池状态是 （线程池状态 >= STOP || 线程池状态为 SHUTDOWN 且 队列已经空了） 最终调用addWorker时，会失败。
//最终空闲线程都会在这里退出，非空闲线程 当执行完当前task时，也会调用tryTerminate方法，有可能会走到这里。
interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
return;
}
//执行到这里的线程是谁？
//workerCountOf(c) == 0 时，会来到这里。
//最后一个退出的线程。 咱们知道，在 （线程池状态 >= STOP || 线程池状态为 SHUTDOWN 且 队列已经空了）
//线程唤醒后，都会执行退出逻辑，退出过程中 会 先将 workerCount计数 -1 => ctl -1。
//调用tryTerminate 方法之前，已经减过了，所以0时，表示这是最后一个退出的线程了。
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
//获取线程池全局锁
mainLock.lock();
try {
//设置线程池状态为TIDYING状态。
if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
try {
//调用钩子方法
terminated();
} finally {
//设置线程池状态为TERMINATED状态。
ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
//唤醒调用 awaitTermination() 方法的线程。
termination.signalAll();
}
return;
}
} finally {
//释放线程池全局锁。
mainLock.unlock();
}
// else retry on failed CAS
}
}
FutureTask
CompletableFuture
大佬的文章 https://javadoop.com/post/completable-future