小侃一下
日常开发中, 或许不会直接new线程或线程池, 但这些线程相关的基础或思想是非常重要的, 参考林迪效应;
就算没有直接用到, 可能间接也用到了类似的思想或原理, 例如tomcat, jetty, 数据库连接池, MQ;
本文不会对线程的基础知识进行介绍, 所以最好已"进食"关于线程的基础知识, 再"食用"本文更佳;
由于在下的工作及其它原因, 前后花费了数月的时间才完成这篇博客, 希望能帮助到想要了解ThreadPoolExecutor线程池源码和原理的同学.
1. 使用线程池的好处. 为什么要使用线程池?
避免频繁创建、销毁线程的开销; 复用创建的线程.
及时响应提交的任务; 提交一个任务，不再是每次都需要创建新的线程.
避免每次提交的任务都新建线程, 造成服务器资源耗尽, 线程频繁上下文切换等服务器资源开销.
更容易监控、管理线程; 可以统计出已完成的任务数, 活跃的线程数, 等待的任务数等, 可以重写hook方法
beforeExecute,afterExecute,terminated, 重写之后, 结合具体的业务进行处理.
2. 线程池核心参数介绍
下面将结合线程池中的任务提交流程加深理解.
3. 提交任务到线程池中的流程
3.1 ThreadPoolExecutor#execute方法整体流程
这里以java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor#execute方法为例, 画一个简单的图:
上图中的worker可简单理解为线程池中的一个线程, workers.size()即使线程池中的线程数;
- 当
workers.size()小于corePoolSize时, 创建新的线程执行提交的task. - 当
workers.size()大于corePoolSize时, 并且workQueue没有满, 将task添加到workQueue. - 当
workers.size()大于corePoolSize时, 并且workQueue已经满了, 但是workers.size()<maximumPoolSize, 就创建一个临时线程处理task. - 当
workers.size()大于corePoolSize时, 并且workQueue已经满了, 但是workers.size()>=maximumPoolSize, 执行拒绝策略.
后续会有对ThreadPoolExecutor#execute方法的详细解读: execute方法源码: 提交task到线程池.
4种默认的拒绝策略: ThreadPoolExecutor默认实现的4种拒绝策略.
3.2 排队恰火锅的场景
这里我们可以想像一个场景: 去海底捞吃火锅;
下午4点晚市正式开始排队, 假如店内一共有16张桌子, 陆续光临的16组客人将店内坐满;
店外一共有20组客人座位, 则第17~36组客人坐在店外排队;
第37组客人来了, 启动临时餐桌供客人吃饭.
所以, 这里的店内16张桌子则是corePoolSize, 店外一共有20组座位则为BlockingQueue, 而临时餐桌数量即maximumPoolSize-corePoolSize.
上面的例子并非绝对完美, 仅仅是为了便于我们理解线程池的各个参数, 以及加深印象.
4. ThreadPoolExecutor线程池源码及其原理
有了上面对线程池的总体了解后, 下面结合源码来看看线程池的底层原理吧!
4.1 从创建ThreadPoolExecutor开始: 线程池构造函数的源码
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}
上面是ThreadPoolExecutor参数最少的一个构造方法, 默认的ThreadFactory是Executors.defaultThreadFactory(), 默认的 RejectedExecutionHandler是defaultHandler = new AbortPolicy();
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;
}
上面是ThreadPoolExecutor参数最多的一个构造方法, 其他构造方法都是传入参数调用这个构造方法, 默认的线程工厂见默认的线程工厂Executors#defaultThreadFactory, 各个参数在线程池核心参数介绍已经介绍.
4.2 ThreadPoolExecutor中的一些重要的属性
对一些重要属性有基础的认知, 有助于后面我们更容易看懂源码流程.
4.2.1 线程池的运行状态
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;
根据上面源码可知, COUNT_BITS的值为29, CAPACITY的值为2的29次方-1, 二进制表示为: "00011111111111111111111111111111"(明显29个1);
上面的源码中线程池的运行状态的二进制表示:
可以看出, 线程池的状态由32位int整型的二进制的前三位表示.
下图根据Javadoc所画:
4.2.2 核心属性ctl源码(线程池状态和有效线程数)
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
核心属性ctl, 数据类型是AtomicInteger, 表示了两个含义:
- 线程池运行状态(
runState) - 线程池中的有效线程数(
workerCount)
那是如何做到一个属性表示两个含义的呢? 那就要看看ctlOf方法
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
ctlOf方法在线程池内部用来更新线程池的ctl属性,比如ctl初始化的时候: ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0)), 调用ThreadPoolExecutor#shutdown方法等;
rs表示runState, wc表示workerCount;
将 runState和workerCount做按位或运算得到ctl的值;
而runState和workerCount的值由下面两个方法packing和unpacking, 这里的形参c就是ctl.get()的值;
// Packing and unpacking ctl
private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }
private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }
下面用表格更清晰理解:
按位与运算, 相同位置, 同1才为1, 其余为0;
结合表格看, runStateOf方法取ctl前3位表示runState, workerCountOf方法取第4~32位的值表示workerCount;
相信大家已经明白runState和workerCount如何被packing和unpacking, 这就是为什么ctl能即表示runState又能表示wokerCount.
Note: 众所周知, 与2的整数次幂-1进行按位与运算结果等于取余运算的结果, 而位运算效率高于取余运算, 与Java8及其之后的HashMap的散列方式有同曲同工之妙, 见:https://www.cnblogs.com/theRhyme/p/9404082.html#_lab2_1_16.
4.2.3 线程池中的mainLock锁
private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();
这把可重入锁, 在线程池的很多地方会被用到;
比如要对workers(线程池中的线程集合)操作的时候(如添加一个worker到工作中), interrupt所有的 workers, 调用shutdown方法等.
4.2.4 线程池中的线程集合
private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();
用来保存当前线程池中的所有线程;
可通过该集合对线程池中的线程进行中断, 遍历等;
创建新的线程时, 要添加到该集合, 移除线程, 也要从该集合中移除对应的线程;
对该集合操作都需要mainLock锁.
4.2.5 mainLock的Condition()对象
private final Condition termination = mainLock.newCondition();
主要是为了让tryTerminate方法与awaitTermination方法结合使用;
而tryTerminate又被shutdown、shutdownNow、processWorkerExit等方法调用;
Condition对象termination的作用就是当线程池中的状态表示的值小于TERMINATED的值3时, 当前调用了awaitTermination方法的线程就会wait对应的时间;
等到过了指定的wait时间, 或者线程池状态等于或大于TERMINATED, wait的线程被唤醒, 就继续执行;
如果不清楚wait(long)与wait()的区别可参考: Object#wait()与Object#wait(long)的区别.
4.2.6 线程池中曾经达到的最大线程数
private int largestPoolSize;
用作监控, 查看当前线程池, 线程数最多的时候的数量是多少, 见方法ThreadPoolExecutor#getLargestPoolSize;
mainLock保证其可见性和原子性.
4.2.7 线程池中已完成的任务数
private long completedTaskCount;
通过方法ThreadPoolExecutor#getCompletedTaskCount获取.
4.2.8 核心线程池中的空闲线程
private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
默认情况下, 只有临时线程超过了keepAliveTime的时间会被回收;
allowCoreThreadTimeOut默认为false, 如果设置为true, 则会通过中断或getTask的结果为null的方式停止超过keepAliveTime的核心线程, 具体见getTask方法, 后续会详细介绍.
5. ThreadPoolExecutor一些重要的方法源码及其原理解析
5.1 execute方法源码: 提交task到线程池
public void execute(Runnable command) {
// 如果task为null, 抛出NPE
if (command == null)
throw new NullPointerException();
// 获得ctl的int值
int c = ctl.get();
// workerCount小于corePoolSize
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
// 添加一个新的worker, 作为核心线程池的线程
if (addWorker(command, true))
// 添加worker作为核心线程成功, execute方法退出
return;
// 添加worker作为核心线程失败, 重新获取ctl的int值
c = ctl.get();
}
// 线程池是RUNNING状态并且task入阻塞队列成功
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
// double-check, 再次获取ctl的值
int recheck = ctl.get();
// 线程池不是RUNNING状态并且当前task从workerQueue被移除成功
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
// 执行拒绝策略
reject(command);
// 线程池中的workerCount为0
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
// 启动一个非核心线程, 由于这里的task参数为null, 该线程会从workerQueue拉去任务
addWorker(null, false);
}
// 添加一个非核心线程执行提交的task
else if (!addWorker(command, false))
// 添加一个非核心线程失败, 执行拒绝策略
reject(command);
}
结合上面代码中的注释和提交任务到线程池中的流程, 相信我们已经对这个execute方法提交task到线程池的流程的源码更加清晰了.
5.2 addWorker方法源码: 创建线程并启动, 执行提交的task
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
// 线程池运行状态
int rs = runStateOf(c);
// 如果线程池运行状态大于等于SHUTDOWN, 提交的firstTask为null, workQueue为null,返回false
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
for (;;) {
// workerCount
int wc = workerCountOf(c);
// 线程数大于了2的29次方-1, 或者想要添加为核心线程但是核心线程池满, 或者想要添加为临时线程, 但是workerCount等于或大于了最大的线程池线程数maximumPoolSize, 返回false
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
// CAS的方式让workerCount数量增加1,如果成功, 终止循环
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
c = ctl.get();
// 再次检查runState, 如果被更改, 重头执行retry代码
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
// 其他的, 上面的CAS如果由于workerCount被其他线程改变而失败, 继续内部的for循环
}
}
// 标志位workerStarted, workerAdded
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
// 传入task对象, 创建Worker对象
w = new Worker(firstTask);
// 从worker对象中回去Thread对象
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
// 获取mainLock锁
mainLock.lock();
try {
// 获取mainLock锁之后, 再次检查runState
int rs = runStateOf(ctl.get());
// 如果是RUNNING状态, 或者是SHUTDOWN状态并且传入的task为null(执行workQueue中的task)
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
// 线程已经被启动, 抛出IllegalThreadStateException
if (t.isAlive())
throw new IllegalThreadStateException();
// 将worker对象添加到HashSet
workers.add(w);
int s = workers.size();
// 线程池中曾经达到的最大线程数(上面4.2.6提到过)
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
// worker被添加成功
workerAdded = true;
}
} finally {
// 释放mainLock锁
mainLock.unlock();
}
// 如果worker被添加成功, 启动线程, 执行对应的task
if (workerAdded) {
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
// 如果线程启动失败, 执行addWorkerFailed方法
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
每行代码都有详细的对应的注释, 相信我们已经明白了addWorker方法的过程.
5.3 Worker类源码: 线程是如何执行提交到线程池中的task?
上面的addWorker方法中, 获得Worker对象中的Thread对象(final Thread t = w.thread;), 并调用线程的start方法启动线程执行Worker中的run方法.
5.3.1 Worker 的定义
继承了AQS(AbstractQueuedSynchronizer), 重写了部分方法, 这里的主要作用主要是通过tryLock或isLocked方法判断当前线程是否正在执行Worker中的run方法, 如果返回false, 则线程没有正在执行或没有处于active, 反之, 处于;
结合getActiveCount方法源码理解;
实现了Runnable接口, 是一个线程可执行的任务.
private final class Worker
extends AbstractQueuedSynchronizer
implements Runnable{
...
}
5.3.2 Worker中的属性
5.3.3 Worker的构造方法
首先设置初始状态state为-1, 这里的setState方法是AQS中的方法;
提交的task赋值给firstTask属性;
利用ThreadFactory, 传入当前Worker对象(为了执行当前Worker中的run方法), 创建Thread对象.
Worker(Runnable firstTask) {
setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
this.firstTask = firstTask;
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}
5.3.4 Worker中的run方法
Worker对象的run方法, 直接调用了ThreadPoolExecutor的runWorker方法.
public void run() {
runWorker(this);
}
5.3.5 Worker中的重写AQS的方法tryAcquire, tryRelease, isHeldExclusively
5.3.5.1 tryAcquire方法
尝试将state从0设置为1, 成功后把当前持有锁的线程设置为当前线程;
形参unused没有用到.
protected boolean tryAcquire(int unused) {
if (compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
return true;
}
return false;
}
5.3.5.2 tryRelease方法
直接将当前持有锁的线程设置为null, 将state设置为1;
形参unused没有用到.
protected boolean tryRelease(int unused) {
setExclusiveOwnerThread(null);
setState(0);
return true;
}
5.3.5.3 isHeldExclusively方法
判断当前线程是否已经获取了Worker的锁;
如果getState() == 0, 则没有线程获取了该锁, 可以尝试获取锁, 将state设置为1;
如果getState() == 1, 已经有线程获取了该锁, 互斥, 此时无法获取该锁.
protected boolean isHeldExclusively() {
return getState() != 0;
}
5.3.6 lock方法
获取锁, 直到获取到锁为止(具体见AbstractQueuedSynchronizer#acquireQueued方法);
public void lock() { acquire(1); }
5.3.7 tryLock方法
tryLock, 尝试获取锁, 获取到返回true, 否则返回false.
public boolean tryLock() { return tryAcquire(1); }
5.3.8 isLocked方法
isLocked方法, 如果当前有线程持有该锁, 则返回true, 否则返回false.
public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); }
5.3.9 interruptIfStarted方法
线程启动会调用unlock方法(ThreadPoolExecutor.java第1131行), 将state设置为0;
如果线程已经启动, 并且没有被中断, 调用线程的中断方法.
void interruptIfStarted() {
Thread t;
if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
try {
t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {
}
}
}
5.3.10 unlock方法
底层调用worker的tryRelease方法, 设置state为0.
public void unlock() { release(1); }
5.4 runWorker方法源码: 线程池中线程被复用的关键
执行提交的task或死循环从BlockingQueue获取task.
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
w.unlock();
boolean completedAbruptly = true;
try {
// 当传入的task不为null, 或者task为null但是从BlockingQueue中获取的task不为null
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
// 执行任务之前先获取锁
w.lock();
// 线程池状态如果为STOP, 或者当前线程是被中断并且线程池是STOP状态, 或者当前线程不是被中断;
// 则调用interrupt方法中断当前线程
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
// beforeExecute hook方法
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
// 真正执行提交的task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 {
// afterExecute hook方法
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
// task赋值为null, 下次从BlockingQueue中获取task
task = null;
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
5.5 getTask方法源码: 从BlockingQueue中获取task
private Runnable getTask() {
// BlockingQueue的poll方法是否已经超时
boolean timedOut = false;
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// 如果线程池状态>=SHUTDOWN,并且BlockingQueue为null;
// 或者线程池状态>=STOP
// 以上两种情况都减少工作线程的数量, 返回的task为null
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
decrementWorkerCount();
return null;
}
int wc = workerCountOf(c);
// 当前线程是否需要被淘汰
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
continue;
}
try {
// BlockingQueue的poll方法超时会直接返回null
// BlockingQueue的take方法, 如果队列中没有元素, 当前线程会wait, 直到其他线程提交任务入队唤醒当前线程.
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false;
}
}
}
5.6 shutdown方法源码: 中断所有空闲的线程
public void shutdown() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
// 死循环将线程池状态设置为SHUTDOWN
advanceRunState(SHUTDOWN);
// 中断所有空闲的线程
interruptIdleWorkers();
// hook函数, 比如ScheduledThreadPoolExecutor对该方法的重写
onShutdown();
} finally {
mainLock.unlock();
}
tryTerminate();
}
5.7 shutdownNow方法源码: 中断所有空闲的线程, 删除并返回BlockingQueue中所有的task
public List<Runnable> shutdownNow() {
List<Runnable> tasks;
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
// 死循环将线程池状态设置为STOP
advanceRunState(STOP);
// 中断所有空闲的线程
interruptWorkers();
// 删除并返回BlockingQueue中所有的task
tasks = drainQueue();
} finally {
mainLock.unlock();
}
tryTerminate();
// 返回BlockingQueue中所有的task
return tasks;
}
6. ThreadPoolExecutor一些其他的方法和属性介绍
6.1 默认的线程工厂Executors#defaultThreadFactory
默认的线程工厂的两个重要作用就是创建线程和初始化线程名前缀.
创建DefaultThreadFactory对象.
public static ThreadFactory defaultThreadFactory() {
return new DefaultThreadFactory();
}
DefaultThreadFactory默认构造方法, 初始化ThreadGroup和创建出的线程名前缀namePrefix.
static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
private final ThreadGroup group;
private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
private final String namePrefix;
DefaultThreadFactory() {
SecurityManager s = System.getSecurityManager();
group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
Thread.currentThread().getThreadGroup();
namePrefix = "pool-" +
poolNumber.getAndIncrement() +
"-thread-";
}
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread t = new Thread(group, r,
namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
0);
if (t.isDaemon())
// 非daemon线程, 不会随父线程的消亡而消亡
t.setDaemon(false);
if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
return t;
}
}
6.2 ThreadPoolExecutor默认实现的4种拒绝策略
6.2.1 CallerRunsPolicy
如果线程池状态不是SHUTDOWN, 由提交任务到线程池中(如调用ThreadPoolExecutor#execute方法)的线程执行该任务;
如果线程池状态是SHUTDOWN, 则该任务会被直接丢弃掉, 不会再次入队或被任何线程执行.
public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
public CallerRunsPolicy() { }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
if (!e.isShutdown()) {
r.run();
}
}
}
6.2.2 AbortPolicy
在调用提交任务到线程池中(如调用ThreadPoolExecutor#execute方法)的线程中直接抛出RejectedExecutionException异常, 当然任务也不会被执行, 提交任务的线程如果未捕获异常会因此停止.
public static class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {
public AbortPolicy() { }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
throw new RejectedExecutionException("Task " + r.toString() +
" rejected from " +
e.toString());
}
}
6.2.3 DiscardPolicy
直接丢弃掉这个任务, 不做任何事情.
public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {
public DiscardPolicy() { }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
}
}
6.2.4 DiscardOldestPolicy
线程池如果不是SHUTDOWN状态, 丢弃最老的任务, 即workQueue队头的任务, 将当前任务execute提交到线程池;
与CallerRunsPolicy一样, 如果线程池状态是SHUTDOWN, 则该任务会被直接丢弃掉, 不会再次入队或被任何线程执行.
public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {
public DiscardOldestPolicy() { }
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
if (!e.isShutdown()) {
e.getQueue().poll();
e.execute(r);
}
}
6.3 addWorkerFailed方法源码: 移除启动线程失败的worker
private void addWorkerFailed(Worker w) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
// 获取mainLock锁
mainLock.lock();
try {
// 如果worker不为null, 从HashSet中移除worker
if (w != null)
workers.remove(w);
// 循环执行CAS操作直到让workerCount数量减少1
decrementWorkerCount();
// 执行tryTerminate方法
tryTerminate();
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
6.4 tryTerminate方法源码: 尝试更改runState, workerCount, 尝试关闭线程池
final void tryTerminate() {
for (;;) {
// 获取ctl, runState和workerCount
int c = ctl.get();
// 当前线程池状态是否是RUNNING, 或者是否是TIDYING或TERMINATED状态, 或者是否是SHUTDOWN状态并且workQueue不为空(需要被线程执行), return结束方法
if (isRunning(c) ||
runStateAtLeast(c, TIDYING) ||
(runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))
return;
// workerCount如果不为0, 随机中断一个空闲的线程, return结束方法
if (workerCount如果不为0,(c) != 0) {
interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
return;
}
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
// 获取mainLock锁
mainLock.lock();
try {
// CAS方式设置当前线程池状态为TIDYING, workerCount为0
if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
try {
// 执行hook方法terminated
terminated();
} finally {
// 设置当前线程池状态为TERMINATED, workerCount为0
ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
// 唤醒调用了awaitTermination方法的线程
termination.signalAll();
}
return;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 当CAS失败, 循环重试
}
}
6.5 awaitTermination方法源码: 等待指定时间后, 线程池是否已经关闭
死循环判断, 如果当前线程池状态小于TERMINATED, 则wait对应的时间;
如果过了wait的时间(nanos <= 0), 线程池状态大于等于TERMINATED则循环终止, 函数返回true, 否则返回false.
public boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException {
long nanos = unit.toNanos(timeout);
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
for (;;) {
if (runStateAtLeast(ctl.get(), TERMINATED))
return true;
if (nanos <= 0)
return false;
nanos = termination.awaitNanos(nanos);
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
6.6 prestartCoreThread方法源码: 预启动一个核心线程
如果当前线程池中的核心线程数小于corePoolSize, 则增加一个核心线程(提交的task为null).
public boolean prestartCoreThread() {
return workerCountOf(ctl.get()) < corePoolSize &&
addWorker(null, true);
}
6.7 prestartAllCoreThreads方法源码: 预先启动线程池中的所有核心线程
启动所有的核心线程.
public int prestartAllCoreThreads() {
int n = 0;
while (addWorker(null, true))
++n;
return n;
}
6.8 getActiveCount方法源码: 获得当前线程池中活跃的线程
获得当前线程池中活跃的线程(即正在执行task没有wait的线程, [runWorker](#5.4 runWorker方法源码: 线程池中线程被复用的关键)方法中的同步代码块).
public int getActiveCount() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
int n = 0;
for (Worker w : workers)
if (w.isLocked())
++n;
return n;
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
总结
通过介绍ThreadPoolExecutor的构造方法, 重要属性, execute方法, 引出Worker类, 以及真正的线程处理提交到线程池中的task的源码和流程, 对ThreadPoolExecutor整体结构有了清晰的认知;
线程池ThreadPoolExecutor使用BlockingQueue实现线程间的等待-通知机制, 当然也可以自己手动实现;
复用线程体现在runWorker方法中, 死循环+BlockingQueue的特性.