线程池介绍：ThreadPoolExecutor
线程池介绍：ThreadPoolExecutor
- 线程池介绍
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- 多线程技术的不足之处（需要线程池的原因）
- 什么是线程池
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- 线程池的优势
- 线程池的架构
- 线程池的执行原理
- 线程池状态
- 任务提交内部原理
-
- execute():提交任务
- addWorker():添加worker线程
- 内部类Worker
- runWorker():执行任务
- getTask():获取任务
- processWorkerExit():worker线程退出
- 1.线程池主要参数有哪些？
- 2.线程池的拒绝策略有哪些？
- 3.线程池提交execute和submit有什么区别？
- 4.线程池怎么关闭知道吗？
- 5.线程池的线程数应该怎么配置？
- 6.有哪几种常见的线程池？
- 7.使用无界队列的线程池会导致什么问题吗？
- 8.单机线程池执行断电了应该怎么处理？
- 9.线程池调优
线程池介绍
多线程技术的不足之处（需要线程池的原因）
多线程技术主要解决处理器单元内多个线程执行的问题，可以减少处理器单元的闲置时间，增加处理器单元吞吐能力，多线程的情况下确实可以最大限度发挥多核处理器的计算能力，但是如果随意使用多线程技术，对系统性能反而不利。
● 创建和销毁线程是需要时间：假如一个服务器完成意向任务所需要的时间为：T1表示线程创建时间，T2表示线程执行任务时间，T3表示销毁时间，如果T1+T2远大于T2，那么会得不偿失。
● 线程也需要占用内存空间，大量的线程会抢占宝贵的内存资源，可能会导致OOM的异常。
● 大量的线程回收也会给GC带来很大的压力，延长GC停顿的时间。
● 大量的线程也会抢占CPU资源，CPU不停的在各个线程上下文切换，反而没有时间去处理线程运行的时候该处理的任务。
什么是线程池
线程池就是实现创建若干个可执行的线程放入一个池中，需要的时候从池中获取线程，不用自行创建，使用完成不需要销毁线程而放入线程池中， 从而减少创建和销毁对象的开销。
因此通过池资源来避免频繁的创建和销毁线程，让创建的线程进行复用，就有了线程池的概念，线程池里会维护一部分活跃的线程，如果有需要，就去线程池中取线程使用，用完归还到线程池中，免去创建和销毁线程的开销，且线程池也会对线程的数量有一定的限制，线程池的本质是对线程资源的复用。
线程池的优势
1、降低资源的消耗，通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
2、提高响应速度，当任务到达时，任务可以不需要等待线程创建就可以立即执行。
3、提高了线程的可管理性，不仅可以降低系统资源消耗，提高了系统稳定性。
4、线程池可以实现统一的分配，调优和监控。
线程池的架构
Executor接口最基础的接口
ExecutorService接口继承了Executor，在其上添加了一些扩展方法，可以说是真正的线程池接口
AbstractExecutorService抽象类实现了ExecutorService中的大部分的接口
ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService，是线程池的具体实现
ScheduledExecutorService接口继承自ExecutorService接口，提供了"周期性执行"的功能
ScheduledThreadPoolExecutor类即继承自ThreadPoolExecutor由实现了ScheduledExecutorService接口，是”带有周期性执行“功能的线程池
Executors是线程池的静态工厂，提供了快速创建线程池的静态方法
Executor接口：
提交任务接口，只提供了一个execute方法，执行Runable类型任务
public interface Executor {
void execute(Runnable command);
}
ExecutorService接口：
public interface ExecutorService extends Executor {
//关闭线程池
void shutdown();
//立即关闭
List<Runnable> shutdownNow();
//是否关闭
boolean isShutdown();
//是否终止
boolean isTerminated();
boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException;
//提交任务 ，提交任务类型多样，还具有异步功能
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
Future<?> submit(Runnable task);
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
throws InterruptedException;
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException;
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
throws InterruptedException, ExecutionException;
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
ExecutorService接口是真正线程池的接口，在Executor基础上做了一些扩展，主要是提交任务，终止任务
ScheduledExecutorService接口：
提供了具有周期性执行任务的方法
```java
public interface ScheduledExecutorService extends ExecutorService {
public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,
long delay, TimeUnit unit);
public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,
long delay, TimeUnit unit);
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
long initialDelay,
long period,
TimeUnit unit);
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
long initialDelay,
long delay,
TimeUnit unit);
}
线程池的执行原理
1、如果线程池中的线程数量少于corePoolSize，就创建新的线程来执行新添加的任务.
2、如果线程池中的线程数量大于等于corePoolSize，但队列workQueue未满，则将新添加的任务放到workQueue中。
3、如果线程池中的线程数量大于等于corePoolSize，且队列workQueue已满，但线程池中的线程数量小于maximumPoolSize，则会创建新的线程来处理被添加的任务。
4、如果线程池中的线程数量等于了maximumPoolSize，就用RejectedExecutionHandler来执行拒绝策略。
线程池状态
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;
// runState is stored in the high-order bits
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;
private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS;
private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS;
private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS;
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; }
其中ctl这个AtomicInteger的功能很强大，其高3位用于维护线程池运行状态，低29位维护线程池中线程数量。
1、RUNNING：-1<
2、SHUTDOWN：0<
3、STOP：1<
4、TIDYING：2<
5、TERMINATED：3<
这些状态均由int型表示，大小关系为 RUNNING
workerCountOf(int c)方法：c & 高3位为0，低29位为1的CAPACITY，用于获取低29位的线程数量。
ctlOf(int rs, int wc)方法：参数rs表示runState，参数wc表示workerCount，即根据runState和workerCount打包合并成ctl。
任务提交内部原理
execute():提交任务
/**
* 在未来的某个时刻执行给定的任务。
* 这个任务用一个新线程执行，或者用一个线程池中已经存在的线程执行
*
* 如果任务无法被提交执行，要么是因为这个Executor已经被shutdown关闭，
* 要么是已经达到其容量上限，任务会被当前的RejectedExecutionHandler处理
*/
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
/*
* 任务分三步:
* 1、如果运行的线程少于corePoolSize，尝试开启一个新线程去运行command，
* command作为这个线程的第一个任务
*
* 2、如果任务成功放入队列，我们仍需要一个双重校验去确认是否应该新建一个线程
*（因为可能存在有些线程在我们上次检查后死了） 或者 从我们进入这个方法后，pool被关闭了
* 所以我们需要再次检查state，如果线程池停止了需要回滚入队列，
* 如果池中没有线程了，新开启一个线程
*
* 3、如果无法将任务入队列（可能队列满了），需要新开区一个线程（自己：往maxPoolSize发展）
* 如果失败了，说明线程池shutdown 或者 饱和了，所以我们拒绝任务
*/
int c = ctl.get();
/**
* 1、如果当前线程数少于corePoolSize
*（可能是由于addWorker()操作已经包含对线程池状态的判断，如此处没加，而入workQueue前加了）
*/
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
//addWorker()成功，返回
if (addWorker(command, true))
return;
/**
* 没有成功addWorker()，再次获取c（凡是需要再次用ctl做判断时，都会再次调用ctl.get()）
* 失败的原因可能是：
* 1、线程池已经shutdown，shutdown的线程池不再接收新任务
* 2、workerCountOf(c) < corePoolSize 判断后，由于并发，
* 别的线程先创建了worker线程，导致workerCount>=corePoolSize
*/
c = ctl.get();
}
/**
* 2、如果线程池RUNNING状态，且入队列成功
*/
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();//再次校验位
/**
* 再次校验放入workerQueue中的任务是否能被执行
* 1、如果线程池不是运行状态了，应该拒绝添加新任务，从workQueue中删除任务
* 2、如果线程池是运行状态，或者从workQueue中删除任务失败
*（刚好有一个线程执行完毕，并消耗了这个任务），确保还有线程执行任务（只要有一个就够了）
*/
//如果再次校验过程中，线程池不是RUNNING状态，
//并且remove(command)--workQueue.remove()成功，拒绝当前command
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
//如果当前worker数量为0，通过addWorker(null, false)创建一个线程，其任务为null
//为什么只检查运行的worker数量是不是0呢？？ 为什么不和corePoolSize比较呢？？
//只保证有一个worker线程可以从queue中获取任务执行就行了？？
//因为只要还有活动的worker线程，就可以消费workerQueue中的任务
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
//第一个参数为null，说明只为新建一个worker线程，没有指定firstTask
//第二个参数为true代表占用corePoolSize，false占用maxPoolSize
}
/**
* 3、如果线程池不是running状态 或者 无法入队列
* 尝试开启新线程，扩容至maxPoolSize，如果addWork(command, false)失败了，
* 拒绝当前command
*/
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
execute(Runnable command)
参数：
command 提交执行的任务，不能为空
执行流程：
1、如果线程池当前线程数量少于corePoolSize，则addWorker(command, true)创建新worker线程，如创建成功返回，如没创建成功，则执行后续步骤；
addWorker (command, true)失败的原因可能是：
A、线程池已经shutdown，shutdown的线程池不再接收新任务。
B、workerCountOf© < corePoolSize 判断后，由于并发，别的线程先创建了worker线程，导致workerCount >= corePoolSize。
2、如果线程池还在running状态，将task加入workQueue阻塞队列中，如果加入成功，进行double-check，如果加入失败（可能是队列已满），则执行后续步骤；
double-check主要目的是判断刚加入workQueue阻塞队列的task是否能被执行。
A、如果线程池已经不是running状态了，应该拒绝添加新任务，从workQueue中删除任务。
B、如果线程池是运行状态，或者从workQueue中删除任务失败（刚好有一个线程执行完毕，并消耗了这个任务），确保还有线程执行任务（只要有一个就够了）
3、如果线程池不是running状态 或者 无法入队列，尝试开启新线程，扩容至maxPoolSize，如果addWork(command, false)失败了，拒绝当前command。
addWorker():添加worker线程
/**
* 检查根据当前线程池的状态和给定的边界(core or maximum)是否可以创建一个新的worker
* 如果是这样的话，worker的数量做相应的调整，如果可能的话，创建一个新的worker并启动，
* 参数中的firstTask作为worker的第一个任务
* 如果方法返回false，可能因为pool已经关闭或者调用过了shutdown
* 如果线程工厂创建线程失败，也会失败，返回false
* 如果线程创建失败，要么是因为线程工厂返回null，要么是发生了OutOfMemoryError
*/
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
//外层循环，负责判断线程池状态
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c); //状态
/**
* 线程池的state越小越是运行状态，runnbale=-1，shutdown=0,stop=1,tidying=2，terminated=3
* 1、如果线程池state已经至少是shutdown状态了
* 2、并且以下3个条件任意一个是false
* rs == SHUTDOWN
* （隐含：rs>=SHUTDOWN）false情况： 线程池状态已经超过shutdown，
* 可能是stop、tidying、terminated其中一个，即线程池已经终止
*
* firstTask == null
* （隐含：rs==SHUTDOWN）false情况：
* firstTask不为空，rs==SHUTDOWN 且 firstTask不为空，return false，
* 场景是在线程池已经shutdown后，还要添加新的任务，拒绝
*
* ! workQueue.isEmpty()
* （隐含：rs==SHUTDOWN，firstTask==null）false情况： workQueue为空，
* 当firstTask为空时是为了创建一个没有任务的线程，再从workQueue中获取任务，
* 如果workQueue已经为空，那么就没有添加新worker线程的必要了
*
* return false，即无法addWorker()
*/
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
if(rs != SHUTDOWN) //大于等于shutdown的状态，返回false
if(firstTask != null) 是新提交的任务，在shutdown状态及之后，都不会执行，返回false
if(workQueue.isEmpty()) 如果队列为空，就没有必要新增加线程worker
//内层循环，负责worker数量+1
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c); //worker数量
//如果worker数量>线程池最大上限CAPACITY（即使用int低29位可以容纳的最大值）
//或者( worker数量>corePoolSize 或 worker数量>maximumPoolSize )，即已经超过了给定的边界
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
//调用unsafe CAS操作，使得worker数量+1，成功则跳出retry循环
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
//CAS worker数量+1失败，再次读取ctl
c = ctl.get(); // Re-read ctl
//如果状态不等于之前获取的state，跳出内层循环，继续去外层循环判断
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
// else CAS失败时因为workerCount改变了，继续内层循环尝试CAS对worker数量+1
}
}
/**
* worker数量+1成功的后续操作
* 添加到workers Set集合，并启动worker线程
*/
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
w = new Worker(firstTask); //1、设置worker这个AQS锁的同步状态state=-1
//2、将firstTask设置给worker的成员变量firstTask
//3、使用worker自身这个runnable，调用ThreadFactory创建一个线程，并设置给worker的成员变量thread
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
mainLock.lock();
try {
//--------------------------------------------这部分代码是上锁的
// 当获取到锁后，再次检查
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
//如果线程池在运行running
//且firstTask==null（可能是workQueue中仍有未执行完成的任务，创建没有初始任务的worker线程执行）
//worker数量-1的操作在addWorkerFailed()
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
if (t.isAlive()) // precheck that t is startable 线程已经启动，抛非法线程状态异常
throw new IllegalThreadStateException();
workers.add(w);//workers是一个HashSet addWorker(Runnable firstTask, boolean core)
参数：
firstTask： worker线程的初始任务，可以为空
core： true：将corePoolSize作为上限，false：将maximumPoolSize作为上限
addWorker方法有4种传参的方式：
1、addWorker(command, true)
2、addWorker(command, false)
3、addWorker(null, false)
4、addWorker(null, true)
在execute方法中就使用了前3种，结合这个核心方法进行以下分析
第一个：线程数小于corePoolSize时，放一个需要处理的task进Workers Set。如果Workers Set长度超过corePoolSize，就返回fals
第二个：当队列被放满时，就尝试将这个新来的task直接放入Workers Set，而此时Workers Set的长度限制是maximumPoolSize。如果线程池也满了的话就返回false
第三个：放入一个空的task进workers Set，长度限制是maximumPoolSize。这样一个task为空的worker在线程执行的时候会去任务队列里拿任务，这样就相当于创建了一个新的线程，只是没有马上分配任务
第四个：这个方法就是放一个null的task进Workers Set，而且是在小于corePoolSize时，如果此时Set中的数量已经达到corePoolSize那就返回false，什么也不干。实际使用中是在prestartAllCoreThreads()方法，这个方法用来为线程池预先启动corePoolSize个worker等待从workQueue中获取任务执行
执行流程：
1、判断线程池当前是否为可以添加worker线程的状态，可以则继续下一步，不可以return false：
A、线程池状态 > shutdown，可能为stop、tidying、terminated，不能添加worker线程
B、线程池状态shutdown，firstTask不为空，不能添加worker线程，因为shutdown状态的线程池不接收新任务
C、线程池状态shutdown，firstTask==null，workQueue为空，不能添加worker线程，因为firstTask为空是为了添加一个没有任务的线程再从workQueue获取task，而workQueue为空，说明添加无任务线程已经没有意义
2、线程池当前线程数量是否超过上限（corePoolSize 或 maximumPoolSize），超过了return false，没超过则对workerCount+1，继续下一步
3、在线程池的ReentrantLock保证下，向Workers Set中添加新创建的worker实例，添加完成后解锁，并启动worker线程，如果这一切都成功了，return true，如果添加worker入Set失败或启动失败，调用addWorkerFailed()逻辑
内部类Worker
/**
* Worker类大体上管理着运行线程的中断状态 和 一些指标
* Worker类投机取巧的继承了AbstractQueuedSynchronizer来简化在执行任务时的获取、释放锁
* 这样防止了中断在运行中的任务，只会唤醒(中断)在等待从workQueue中获取任务的线程
* 解释：
* 为什么不直接执行execute(command)提交的command，而要在外面包一层Worker呢？？
* 主要是为了控制中断
* 用什么控制？？
* 用AQS锁，当运行时上锁，就不能中断，TreadPoolExecutor的shutdown()方法中断前都要获取worker锁
* 只有在等待从workQueue中获取任务getTask()时才能中断
*
* worker实现了一个简单的不可重入的互斥锁，而不是用ReentrantLock可重入锁
* 因为我们不想让在调用比如setCorePoolSize()这种线程池控制方法时可以再次获取锁(重入)
* 解释：
* setCorePoolSize()时可能会interruptIdleWorkers()，在对一个线程interrupt时会要w.tryLock()
* 如果可重入，就可能会在对线程池操作的方法中中断线程，类似方法还有：
* setMaximumPoolSize()
* setKeppAliveTime()
* allowCoreThreadTimeOut()
* shutdown()
* 此外，为了让线程真正开始后才可以中断，初始化lock状态为负值(-1)，在开始runWorker()时将state置为0，而state>=0才可以中断
*
* Worker继承了AQS，实现了Runnable，说明其既是一个可运行的任务，也是一把锁（不可重入）
*/
private final class Worker extends AbstractQueuedSynchronizer implements Runnable{
final Thread thread; //利用ThreadFactory和 Worker这个Runnable创建的线程对象
Runnable firstTask;
volatile long completedTasks;
Worker(Runnable firstTask) {
//设置AQS的同步状态private volatile int state，是一个计数器，大于0代表锁已经被获取
setState(-1);
// 在调用runWorker()前，禁止interrupt中断，
//在interruptIfStarted()方法中会判断 getState()>=0
this.firstTask = firstTask;
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
//根据当前worker创建一个线程对象
//当前worker本身就是一个runnable任务，也就是不会用参数的firstTask创建线程，
//而是调用当前worker.run()时调用firstTask.run()
}
public void run() {
runWorker(this);
//runWorker()是ThreadPoolExecutor的方法
}
// Lock methods
// The value 0 represents the unlocked state. 0代表“没被锁定”状态
// The value 1 represents the locked state. 1代表“锁定”状态
protected boolean isHeldExclusively() {
return getState() != 0;
}
/**
* 尝试获取锁
* 重写AQS的tryAcquire()，AQS本来就是让子类来实现的
*/
protected boolean tryAcquire(int unused) {
//尝试一次将state从0设置为1，即“锁定”状态，
//但由于每次都是state 0->1，而不是+1，那么说明不可重入
//且state==-1时也不会获取到锁
if (compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
//设置exclusiveOwnerThread=当前线程
return true;
}
return false;
}
/**
* 尝试释放锁
* 不是state-1，而是置为0
*/
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(); }
/**
* 中断（如果运行）
* shutdownNow时会循环对worker线程执行
* 且不需要获取worker锁，即使在worker运行时也可以中断
*/
void interruptIfStarted() {
Thread t;
//如果state>=0、t!=null、且t没有被中断
//new Worker()时state==-1，说明不能中断
if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
try {
t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {
}
}
}
}
Worker类
Worker类本身既实现了Runnable，又继承了AbstractQueuedSynchronizer（以下简称AQS），所以其既是一个可执行的任务，又可以达到锁的效果
new Worker()
1、将AQS的state置为-1，在runWoker()前不允许中断
2、待执行的任务会以参数传入，并赋予firstTask
3、用Worker这个Runnable创建Thread
之所以Worker自己实现Runnable，并创建Thread，在firstTask外包一层，是因为要通过Worker控制中断，而firstTask这个工作任务只是负责执行业务
Worker控制中断主要有以下几方面：
1、初始AQS状态为-1，此时不允许中断interrupt()，只有在worker线程启动了，执行了runWoker()，将state置为0，才能中断
不允许中断体现在：
A、shutdown()线程池时，会对每个worker tryLock()上锁，而Worker类这个AQS的tryAcquire()方法是固定将state从0->1，故初始状态state==-1时tryLock()失败，没发interrupt()
B、shutdownNow()线程池时，不用tryLock()上锁，但调用worker.interruptIfStarted()终止worker，interruptIfStarted()也有state>0才能interrupt的逻辑
2、为了防止某种情况下，在运行中的worker被中断，runWorker()每次运行任务时都会lock()上锁，而shutdown()这类可能会终止worker的操作需要先获取worker的锁，这样就防止了中断正在运行的线程
Worker实现的AQS为不可重入锁，为了是在获得worker锁的情况下再进入其它一些需要加锁的方法
Worker和Task的区别：
Worker是线程池中的线程，而Task虽然是runnable，但是并没有真正执行，只是被Worker调用了run方法，后面会看到这部分的实现。
runWorker():执行任务
/**
* 重复的从队列中获取任务并执行，同时应对一些问题：
*
* 1、我们可能使用一个初始化任务开始，即firstTask为null
* 然后只要线程池在运行，我们就从getTask()获取任务
* 如果getTask()返回null，则worker由于改变了线程池状态或参数配置而退出
* 其它退出因为外部代码抛异常了，这会使得completedAbruptly为true，这会导致在processWorkerExit()方法中替换当前线程
*
* 2在任何任务执行之前，都需要对worker加锁去防止在任务运行时，其它的线程池中断操作
* clearInterruptsForTaskRun保证除非线程池正在stoping，线程不会被设置中断标示
*
* 3.每个任务执行前会调用beforeExecute()，其中可能抛出一个异常，这种情况下会导致线程die（跳出循环，且completedAbruptly==true），没有执行任务
* 因为beforeExecute()的异常没有cache住，会上抛，跳出循环
*
* 4. 假定beforeExecute()正常完成，我们执行任务
* 汇总任何抛出的异常并发送给afterExecute(task, thrown)
* 因为我们不能在Runnable.run()方法中重新上抛Throwables，我们将Throwables包装到Errors上抛（会到线程的UncaughtExceptionHandler去处理）
* 任何上抛的异常都会导致线程die
*
* 5. 任务执行结束后，调用afterExecute()，也可能抛异常，也会导致线程die
* 根据JLS Sec 14.20，这个异常（finally中的异常）会生效
*/
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
w.unlock(); // allow interrupts
// new Worker()是state==-1，此处是调用Worker类的tryRelease()方法，
// 将state置为0， 而interruptIfStarted()中只有state>=0才允许调用中断
boolean completedAbruptly = true;
//是否“突然完成”，如果是由于异常导致的进入finally，那么completedAbruptly==true就是突然完成的
try {
/**
* 如果task不为null，或者从阻塞队列中getTask()不为null
*/
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
w.lock();
//上锁，不是为了防止并发执行任务，为了在shutdown()时不终止正在运行的worker
/**
* clearInterruptsForTaskRun操作
* 确保只有在线程stoping时，才会被设置中断标示，否则清除中断标示
* 1、如果线程池状态>=stop，且当前线程没有设置中断状态，wt.interrupt()
* 2、如果一开始判断线程池状态=stop
* 是，再次设置中断标示，wt.interrupt()
* 否，不做操作，清除中断标示后进行后续步骤
*/
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt(); //当前线程调用interrupt()中断
try {
//执行前（子类实现）
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
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 {
//执行后（子类实现）
afterExecute(task, thrown);
//这里就考验catch和finally的执行顺序了，因为要以thrown为参数
}
} finally {
task = null; //task置为null
w.completedTasks++; //完成任务数+1
w.unlock(); //解锁
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
//处理worker的退出
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
}
runWorker(Worker w)
执行流程：
1、Worker线程启动后，通过Worker类的run()方法调用runWorker(this)。
2、执行任务之前，首先worker.unlock()，将AQS的state置为0，允许中断当前worker线程。
3、开始执行firstTask，调用task.run()，在执行任务前会上锁wroker.lock()，在执行完任务后会解锁，为了防止在任务运行时被线程池一些中断操作中断。
4、在任务执行前后，可以根据业务场景自定义beforeExecute() 和 afterExecute()方法。
5、无论在beforeExecute()、task.run()、afterExecute()发生异常上抛，都会导致worker线程终止，进入processWorkerExit()处理worker退出的流程。
6、如正常执行完当前task后，会通过getTask()从阻塞队列中获取新任务，当队列中没有任务，且获取任务超时，那么当前worker也会进入退出流程。
getTask():获取任务
/**
*以下情况会返回null
* 1. 超过了maximumPoolSize设置的线程数量（因为调用了setMaximumPoolSize()）
* 2. 线程池被stop
* 3. 线程池被shutdown，并且workQueue空了
* 4. 线程等待任务超时
*
* @return 返回null表示这个worker要结束了，这种情况下workerCount-1
*/
private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
/**
* 外层循环
* 用于判断线程池状态
*/
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
/**
* 对线程池状态的判断，两种情况会workerCount-1，并且返回null
* 线程池状态为shutdown，且workQueue为空（反映了shutdown状态的线程池还是要执行workQueue中剩余的任务的）
* 线程池状态为stop（shutdownNow()会导致变成STOP）（此时不用考虑workQueue的情况）
*/
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
decrementWorkerCount(); //循环的CAS减少worker数量，直到成功
return null;
}
boolean timed; // Are workers subject to culling?
// 是否需要定时从workQueue中获取
/**
* 内层循环
* 要么break去workQueue获取任务
* 要么超时了，worker count-1
*/
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);
timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize; //allowCoreThreadTimeOut默认为false
//如果allowCoreThreadTimeOut为true，说明corePoolSize和maximum都需要定时
//如果当前执行线程数
// 跳出循环，开始从workQueue获取任务
if (wc <= maximumPoolSize && ! (timedOut && timed))
break;
/**
* 如果到了这一步，说明要么线程数量超过了maximumPoolSize（可能maximumPoolSize被修改了）
* 要么既需要计时timed==true，也超时了timedOut==true
* worker数量-1，减一执行一次就行了，然后返回null，在runWorker()中会有逻辑减少worker线程
* 如果本次减一失败，继续内层循环再次尝试减一
*/
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
//如果减数量失败，再次读取ctl
c = ctl.get(); // Re-read ctl
//如果线程池运行状态发生变化，继续外层循环
//如果状态没变，继续内层循环
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
}
try {
//poll() - 使用 LockSupport.parkNanos(this, nanosTimeout)
// 挂起一段时间，interrupt()时不会抛异常，但会有中断响应
//take() - 使用 LockSupport.park(this) 挂起，interrupt()时不会抛异常，但会有中断响应
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
//大于corePoolSize
workQueue.take();
//小于等于corePoolSize
//如获取到了任务就返回
if (r != null)
return r;
//没有返回，说明超时，那么在下一次内层循环时会进入worker count减一的步骤
timedOut = true;
}
/**
* blockingQueue的take()阻塞使用LockSupport.park(this)进入wait状态的，
* 对LockSupport.park(this)进行interrupt不会抛异常，但还是会有中断响应
* 但AQS的ConditionObject的await()对中断状态做了判断，会报告中断状态
* reportInterruptAfterWait(interruptMode)
* 就会上抛InterruptedException，在此处捕获，重新开始循环
* 如果是由于shutdown()等操作导致的空闲worker中断响应，在外层循环判断状态时，可能return null
*/
catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false; //响应中断，重新开始，中断状态会被清除
}
}
}
getTask()
执行流程：
1、首先判断是否可以满足从workQueue中获取任务的条件，不满足return null
A、线程池状态是否满足：
（a）shutdown状态 + workQueue为空 或 stop状态，都不满足，因为被shutdown后还是要执行workQueue剩余的任务，但workQueue也为空，就可以退出了。
（b）stop状态，shutdownNow()操作会使线程池进入stop，此时不接受新任务，中断正在执行的任务，workQueue中的任务也不执行了，故return null返回。
B、线程数量是否超过maximumPoolSize 或 获取任务是否超时。
（a）线程数量超过maximumPoolSize可能是线程池在运行时被调用了setMaximumPoolSize()被改变了大小，否则已经addWorker()成功不会超过maximumPoolSize。
（b）如果 当前线程数量>corePoolSize，才会检查是否获取任务超时，这也体现了当线程数量达到maximumPoolSize后，如果一直没有新任务，会逐渐终止worker线程直到corePoolSize。
2、如果满足获取任务条件，根据是否需要定时获取调用不同方法：
A、workQueue.poll()：如果在keepAliveTime时间内，阻塞队列还是没有任务，返回null。
B、workQueue.take()：如果阻塞队列为空，当前线程会被挂起等待；当队列中有任务加入时，线程被唤醒，take方法返回任务。
3、在阻塞从workQueue中获取任务时，可以被interrupt()中断，代码中捕获了InterruptedException，重置timedOut为初始值false，再次执行第1步中的判断，满足就继续获取任务，不满足return null，会进入worker退出的流程。
processWorkerExit():worker线程退出
private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
/**
* 1、worker数量-1
* 如果是突然终止，说明是task执行时异常情况导致，即run()方法执行时发生了异常，
*那么正在工作的worker线程数量需要-1
* 如果不是突然终止，说明是worker线程没有task可执行了，不用-1，因为已经在getTask()方法中-1了
*/
if (completedAbruptly)
// If abrupt, then workerCount wasn't adjusted 代码和注释正好相反啊
decrementWorkerCount();
/**
* 2、从Workers Set中移除worker
*/
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
completedTaskCount += w.completedTasks; //把worker的完成任务数加到线程池的完成任务数
workers.remove(w); //从HashSet中移除
} finally {
mainLock.unlock();
}
/**
* 3、在对线程池有负效益的操作时，都需要“尝试终止”线程池
* 主要是判断线程池是否满足终止的状态
* 如果状态满足，但还有线程池还有线程，尝试对其发出中断响应，使其能进入退出流程
* 没有线程了，更新状态为tidying->terminated
*/
tryTerminate();
/**
* 4、是否需要增加worker线程
* 线程池状态是running 或 shutdown
* 如果当前线程是突然终止的，addWorker()
* 如果当前线程不是突然终止的，但当前线程数量 < 要维护的线程数量，addWorker()
* 故如果调用线程池shutdown()，直到workQueue为空前，线程池都会维持corePoolSize个线程，然后再逐渐销毁这corePoolSize个线程
*/
int c = ctl.get();
//如果状态是running、shutdown，即tryTerminate()没有成功终止线程池，尝试再添加一个worker
if (runStateLessThan(c, STOP)) {
//不是突然完成的，即没有task任务可以获取而完成的，计算min，并根据当前worker数量判断是否需要addWorker()
if (!completedAbruptly) {
int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize; //allowCoreThreadTimeOut默认为false，即min默认为corePoolSize
//如果min为0，即不需要维持核心线程数量，且workQueue不为空，至少保持一个线程
if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
min = 1;
//如果线程数量大于最少数量，直接返回，否则下面至少要addWorker一个
if (workerCountOf(c) >= min)
return; // replacement not needed
}
//添加一个没有firstTask的worker
//只要worker是completedAbruptly突然终止的，或者线程数量小于要维护的数量，就新添一个worker线程，即使是shutdown状态
addWorker(null, false);
}
}
processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly)
参数：
worker：要结束的worker
completedAbruptly： 是否突然完成（是否因为异常退出）
执行流程：
1、worker数量-1
A、如果是突然终止，说明是task执行时异常情况导致，即run()方法执行时发生了异常，那么正在工作的worker线程数量需要-1。
B、如果不是突然终止，说明是worker线程没有task可执行了，不用-1，因为已经在getTask()方法中-1了。
2、从Workers Set中移除worker，删除时需要上锁mainlock。
3、tryTerminate()：在对线程池有负效益的操作时，都需要“尝试终止”线程池，大概逻辑：
判断线程池是否满足终止的状态。
A、如果状态满足，但还有线程池还有线程，尝试对其发出中断响应，使其能进入退出流程。
B、没有线程了，更新状态为tidying->terminated。
4、是否需要增加worker线程，如果线程池还没有完全终止，仍需要保持一定数量的线程
线程池状态是running 或 shutdown
A、如果当前线程是突然终止的，addWorker()。
B、如果当前线程不是突然终止的，但当前线程数量 < 要维护的线程数量，addWorker()。
故如果调用线程池shutdown()，直到workQueue为空前，线程池都会维持corePoolSize个线程，然后再逐渐销毁这corePoolSize个线程。
1.线程池主要参数有哪些？
corePoolSize
此值是用来初始化线程池中核心线程数，当线程池中线程池数< corePoolSize时，系统默认是添加一个任务才创建一个线程池。当线程数 = corePoolSize时，新任务会追加到workQueue中。
maximumPoolSize
maximumPoolSize表示允许的最大线程数 = (非核心线程数+核心线程数)，当BlockingQueue也满了，但线程池中总线程数 < maximumPoolSize时候就会再次创建新的线程。
keepAliveTime
非核心线程 =(maximumPoolSize - corePoolSize ) ,非核心线程闲置下来不干活最多存活时间。
unit
线程池中非核心线程保持存活的时间的单位
TimeUnit.DAYS; 天
TimeUnit.HOURS; 小时
TimeUnit.MINUTES; 分钟
TimeUnit.SECONDS; 秒
TimeUnit.MILLISECONDS; 毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS; 微秒
TimeUnit.NANOSECONDS; 纳秒
workQueue
线程池等待队列，维护着等待执行的Runnable对象。当运行当线程数= corePoolSize时，新的任务会被添加到workQueue中，如果workQueue也满了则尝试用非核心线程执行任务，等待队列应该尽量用有界的。
threadFactory
创建一个新线程时使用的工厂，可以用来设定线程名、是否为daemon线程等等。
handler
corePoolSize、workQueue、maximumPoolSize都不可用的时候执行的饱和策略。
2.线程池的拒绝策略有哪些？
- AbortPolicy ：直接抛出异常，默认使用此策略
- CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来执行任务
- DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列里最老的任务，也就是队列里靠前的任务
- DiscardPolicy ：当前任务直接丢弃
想实现自己的拒绝策略，实现RejectedExecutionHandler接口即可。
3.线程池提交execute和submit有什么区别？
execute 用于提交不需要返回值的任务。
submit()方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个future类型的对象，通过这个 future对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过future的get()方法来获取返回值。
4.线程池怎么关闭知道吗？
可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池。它们的原理是遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程，所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。
shutdown() 将线程池状态置为shutdown,并不会立即停止：
1.停止接收外部submit的任务
2.内部正在跑的任务和队列里等待的任务，会执行完
3.等到第二步完成后，才真正停止
shutdownNow() 将线程池状态置为stop。一般会立即停止，事实上不一定：
- 和shutdown()一样，先停止接收外部提交的任务
- 忽略队列里等待的任务
- 尝试将正在跑的任务interrupt中断
- 返回未执行的任务列表
shutdown 和shutdownnow简单来说区别如下：
shutdownNow()能立即停止线程池，正在跑的和正在等待的任务都停下了。这样做立即生效，但是风险也比较大。shutdown()只是关闭了提交通道，用submit()是无效的；而内部的任务该怎么跑还是怎么跑，跑完再彻底停止线程池。
5.线程池的线程数应该怎么配置？
线程在Java中属于稀缺资源，线程池不是越大越好也不是越小越好。任务分为计算密集型、IO密集型、混合型。
- 计算密集型：大部分都在用CPU跟内存，加密，逻辑操作业务处理等。
- IO密集型：数据库链接，网络通讯传输等。
1、计算密集型一般推荐线程池不要过大，一般是CPU数 + 1，+1是因为可能存在页缺失(就是可能存在有些数据在硬盘中需要多来一个线程将数据读入内存)。如果线程池数太大，可能会频繁的 进行线程上下文切换跟任务调度。获得当前CPU核心数代码如下：
Runtime.getRuntime().availableProcessors();
2、IO密集型：线程数适当大一点，机器的Cpu核心数*2。
3、混合型：可以考虑根据情况将它拆分成CPU密集型和IO密集型任务，如果执行时间相差不大，拆分可以提升吞吐量，反之没有必要。
当然，实际应用中没有固定的公式，需要结合测试和监控来进行调整。
6.有哪几种常见的线程池？
- newFixedThreadPool (固定数目线程的线程池)
- newCachedThreadPool (可缓存线程的线程池)
- newSingleThreadExecutor (单线程的线程池)
- newScheduledThreadPool (定时及周期执行的线程池)
7.使用无界队列的线程池会导致什么问题吗？
例如newFixedThreadPool使用了无界的阻塞队列LinkedBlockingQueue，如果线程获取一个任务后，任务的执行时间比较长，会导致队列的任务越积越多，导致机器内存使用不停飙升，最终导致OOM。
8.单机线程池执行断电了应该怎么处理？
我们可以对正在处理和阻塞队列的任务做事务管理或者对阻塞队列中的任务持久化处理，并且当断电或者系统崩溃，操作无法继续下去的时候，可以通过回溯日志的方式来撤销正在处理的已经执行成功的操作。然后重新执行整个阻塞队列。
也就是：阻塞队列持久化；正在处理任务事务控制；断电之后正在处理任务的回滚，通过日志恢复该次操作；服务器重启后阻塞队列中的数据再加载。
9.线程池调优
1、设置最大线程数和最小线程数。
2、选择合适的任务队列和拒绝策略。