ThreadPoolExecutor源码细节探索
本文带着以下问题
❶ execute方法里为啥要用workQueue.offer(command)这个非阻塞方法呢，而不用put等阻塞方法呢？
❷ 线程池收到Runnable任务紧就start执行了，为什么还要将任务放入集合（workers.add(w)）呢? workers集合存在的意义是什么呢？
❸ workers 与 workerQueue 与 ctl的关系？
❹ getTask方法中为啥使用workQueue.poll(num, timeUnit) 和 take()阻塞方法呢，为啥不使用非阻塞方法呢？
❺ 线程池里存放的是线程吗？
❻ 线程池使用了两个锁lock，worker使用一个，reentrantLock使用一个，作用分别是什么？
❼ 线程池里怎么区分空闲线程和执行中线程？
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理解ThreadPoolExecutor，甚至任何其他的类或组件，我觉得从两个点出发会更顺滑：他的数据结构和结构中的属性变化
所以，现在我们看下ThreadPoolExecutor的数据结构。如下代码
private final BlockingQueue
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private final HashSet
class Worker
final Thread thread;
Runnable firstTask;
volatile long completedTasks;
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做个比喻，在一个森林中，有个超高级的城堡，城堡太大了，为了防止迷路，客人来的时候，自进门那一刻起，就自动给客人配备一辆车和一个保姆。
现在，线程池就是城堡，worker 就是那辆车，thread 就是那个保姆，task 就是那个客人。
他们的关系是，线程池会有0或多个 worker，每个worker配备一个 thread 线程和一个 task 任务。workers 是城堡里的客房。城堡太火爆了，装不下了，城堡为这些人提供了临时露营帐篷，workQueue就是那个露营帐篷。露营帐篷不是一般的帐篷，自带阻塞
ctl是一个巧妙的设计，既表示 workerCount 又表示 runState
本文将ThreadPoolExecutor高深的位运算转换为二进制，以便更直观的理解方法和属性的使用。对加入线程池，执行worker的线程，释放worker的线程，终止线程池等进行细致的理解，以求每个判断，每行代码都能理解。
状态
NOTE: ThreadPoolExecutor代码中的采用了高效的位运算，但阅读源码时不好直观理解，所以我将他们转成十进制，直观大家便于理解。
转换时借助以下方法 1、二进制 -> 十进制 Integer.parseInt("00111100", 2) 2、十进制 -> 二进制 Integer.toBinaryString(1)
ctl即是又是 既是workerCount：表示有效的线程数 又是runState： 表示线程池的状态
/**
*
*
* ctl即是又是
* workerCount：表示有效的线程数
* runState： 表示线程池的状态
*
* Run state is stored in the high-order bits; worker count is stored in the low-order bits. 解释如下:
* | --- 高位 --- | --- 低位 --- |
* | -536870912 --> 0 --> 536870912 |
* | --- 线程状态 --- | --- 线程数量 --- |
* 所以线程状态的变化轨迹是从 -536870912 开始递增，一直到 0；线程数量的变化轨迹是从0 开始递增，一直到 536870912
* 2. ctl直接等于 536870910，再定义两个线程，debug看效果 do it by practise
*
* ctl的初始值：-536870912
* ctl = ctlOf(RUNNING, 0): -536870912 -> 11100000000000000000000000000000 -> size: 32
*
// COUNT_BITS = 29
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
/**
*
* (1 << COUNT_BITS) = (1 << 29) -> 536870912 -> 100000000000000000000000000000 -> size: 30
* CAPACITY = ((1 << 29) - 1) -> 536870911 -> 11111111111111111111111111111 -> size: 29
* ~CAPACITY = ~((1 << 29) - 1) -> -536870912 -> 11100000000000000000000000000000 -> size: 32
*
/**
* NOTE: 这几个状态值是有数值顺序的，所以这几个状态值才可以进行大于、小于等操作
*
* runState is stored in the high-order bits
*
* COUNT_BITS = 29
* RUNNING (-1 << 29): -536870912 -> 11100000000000000000000000000000 -> size: 32
* SHUTDOWN (0 << 29): 0 -> 0 -> -> size: 1
* STOP (1 << 29): 536870912 -> 100000000000000000000000000000 -> size: 30
* TIDYING (2 << 29): 1073741824 -> 1000000000000000000000000000000 -> size: 31
* TERMINATED (3 << 29): 1610612736 -> 1100000000000000000000000000000 -> size: 31
*
下图为线程池的状态转换过程
正是由于每个状态其实是一个范围，状态常量仅是状态范围的边界。介于次，状态方法的使用就简单明了了
状态方法
/**
* 这个方法：返回负数说明线程状态是RUNNING；返回0说明线程状态是SHUTDOWN；理论上不返回正数
*
*
* 由于
* ~CAPACITY = ~((1 << 29) - 1) -> -536870912 -> 11100000000000000000000000000000 -> size: 32
* ctl = ctlOf(RUNNING,0) -> -536870912 -> 11100000000000000000000000000000 -> size: 32
* 所以
* c=ctl时，ctl & ~CAPACITY -> -536870912 & -536870912 -> 11100000000000000000000000000000 = -536870912，
* 所以
* 随着ctl ++，runStateOf方法结果也是负数，并从-536870912开始递 +1，一直到 0，所以也可以是说负数表示线程状态是RUNNING(运行状态)时
*
* 举例：
* 当第一次ctl ++后，ctl -> -536870911 -> 11100000000000000000000000000001
* 此时，ctl & ~CAPACITY -> -536870911 & -536870912 -> 11100000000000000000000000000001 & 11100000000000000000000000000000
* NOTE: 当runStateOf等于0时，线程状态就变成了SHUTDOWN
*
/**
*
* 由于
* CAPACITY = (1 << 29) - 1 -> 536870911 -> 11111111111111111111111111111 -> size: 29
* ctl = ctlOf(RUNNING, 0) -> -536870912 -> 11100000000000000000000000000000 -> size: 32
* 所以
* c=ctl时，ctl & CAPACITY -> -536870912 & 536870911 -> 00000000000000000000000000000000 = 0
* 所以
* 随着ctl ++，所以workerCountOf方法结果从0开始递 +1，一直到 536870911
*
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
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线程池的执行过程，这个网上说的很明白了 20211107133416
Tips => 正式开始前，再次强调 ctl其值为正数时表示线程数，其值为负数时表示线程状态
添加任务方法 - execute
public void execute(Runnable command) {
/*
* Proceed in 3 steps:
* 线程加入线程池的执行过程，见上图
*/
int c = ctl.get();
// 当前线程数小于核心线程数
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
// 在addWorker里执行时，如果其他线程对线程池调用shutdown or shutdownNow or terminate and so on，
// 那么addWorker返回false，从而走到这行代码
c = ctl.get();
}
// =》isRunning(c) = c < SHUTDOWN =》记住一点：ctl小于0即是Running状态
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
// 如果其他线程对线程池调用shutdown or terminate相关方法，对于刚才加入队列的任务要删除调
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
// 假设线程池中只有一个运行着的线程:T1，当main线程走到这行代码时，T1运行完了，并对ctl执行了-1操作后就是0了，此时这行判断为true
// 但是此时addWorker传入的任务是null，疑惑吗？这是因为代码执行到这时，任务task已经加入到workQueue队列了，而在runWorker方法中，如果worker的firstTask是null，那么会从workQueue队列里取任务task执行，所以此处传null给addWorker得以有机会执行t.start()，从而执行runWorker方法。__从这里看出一点：work count是不包括队列中任务的__
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false); // (1)
}
// 如果执行到这里，两种情况：
// 1. 线程池是RUNNING状态，但workerCount >= corePoolSize并且workQueue已满。使用最大线程数的逻辑
// 2. 线程池已经不是RUNNING状态，即c >= SHUTDOWN。那为什么还要走addWorker方法呢，我的理解是：这是作者代码精简的结果，addWorker方法有c >= SHUTDOWN的判断逻辑
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
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这里抛出一个问题(问题A)：这里为啥要用workQueue.offer(command)这个非阻塞方法呢，而不用put等阻塞方法呢？先想想，文末一起说说
添加任务方法 - addWorker
记住一个前提：进入这个方法的条件是当前线程数<=核心线程数，或队列已满&当前线程数<=最大线程数。有了这个前提就好理解多了
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// 线程池不是RUNNING状态时触发
// 且，(rs不是0 或 firstTask不是null 或 队列是空)
// 返回false
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
// 对c进行CAS操作，直到成功
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
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 {
w = new Worker(firstTask);
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
int rs = runStateOf(ctl.get());
// (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)这种情况仅仅适用于execute方法的(1)处情况
if (rs < SHUTDOWN || (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
throw new IllegalThreadStateException();
workers.add(w);
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
if (workerAdded) {
t.start(); //(1)
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
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addWorker方法一共做了两件事：1.ctl递增；2.Worker对象加入workers集合并start Worker.thread线程(即线程池中的线程)。再具体点说，这个方法主要是 start Worker.thread线程。既然是这样，那么有两个疑问：
问题B: 传入的Runnable类型的任务紧接着就进行start了，那么为什么还要workers.add(w)放入集合呢，workers集合存在的意义是什么呢？自己先想想，文末给出答案
请注意一个细节: addWorker方法在什么线程里执行的？这有助于问题A的理解
再问个问题(问题E)：线程池(ThreadPoolExecutor)中存放的是线程吗？不是，是一堆的Worker对象，Worker既不是thread线程也不是要执行的任务。那么它是做啥的呢
我们来看下Worker的构造方法
Worker(Runnable firstTask) {
setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker (1) inhibit interrupts：抑制中断
this.firstTask = firstTask; // (2)
this.thread = getThreadFactory().newThread(this); // (3)
}
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setState(-1)：包含了一个很重要的点：worker中的thread线程可以被中断的条件：aqs.state=0 从构造方法知道，我们要执行的任务成为Worker的一个字段，同时Worker还有一个thread字段，看Worker的(3)处代码，我觉得这行很关键，我改下它的同义写法：this.thread.target = this，即worker作为他自身的thread字段的值，从Worker的定义知道，Worker本身也是Runnable的。所以，当执行addWorker方法的(1)处t.start()时，我们的任务也跟着执行了，这个流程如图
20211107140117
明白了这里，Worker.run()和runWorker(Worker)怎么触发的就很容易理解了
执行任务方法 - runWorker
Worker的thread字段值，执行thread.start()方法，触发了此方法的执行。
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
// worker的lock用于区分线程是否空闲的
w.unlock(); // allow interrupts (b)
boolean completedAbruptly = true;
try {
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
w.lock(); // 这里为啥要加锁，结合 interruptIdleWorkers 方法一起思考？先透漏一点：w.lock() 将 w.state 设置为1，从而保证 w.thread 线程不能被中断
// 如果线程池正在停止，那么要保证当前线程是中断状态；
// 如果不是的话，则要保证当前线程不是中断状态；
// ctl > STOP
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) || (Thread.interrupted() && runStateAtLeast(ctl.get(), STOP)))
&& !wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
// 业务人员自己实现
beforeExecute(wt, task);
try {
task.run();
} catch (Throwable x) {
throw new Error(x);
} finally {
// 业务人员自己实现
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
task = null;
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
// completedAbruptly变量来表示在执行任务过程中是否出现了异常，在processWorkerExit方法中会对该变量的值进行判断。
completedAbruptly = false;
} finally {
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
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请注意一个细节: runWorker方法是在什么线程里执行？这有助于问题D的理解，线程池的一个线程中执行
runWorker方法的目的就是执行任务(即task.run())。它首先执行Worker的firstTask，然后再从workQueue队列里取task继续执行。简单来说，就是取任务 执行，取任务 执行，取任务 执行。在这其中，怎么取，执行前中后会做什么事情，如ctl判断，线程中断检测，w.unlock()和w.lock()等都很重要
怎么取：这是getTask()方法的事情，稍后说
ctl判断：runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) => 是否 ctl.get() > STOP，当线程被中断了，这个方法才返回true
w.unlock()和w.lock()，这两个方法操作是用于区分线程是否忙碌/空闲的？为什么呢
因为：runWorker中线程在执行任务时，线程是时刻被线程池管理和监控着呢。线程池可以视情况随时进行关闭（调用shutdown）、立刻关闭（调用shutdownNow）、终止（调用tryTerminate）。我们回头看线程池的状态，其中 SHUTDOWN：不接收新任务，继续处理队列的任务；STOP：不接收新任务，不处理队列的任务，中断正在进行的任务。SHUTDOWN状态下要实现的逻辑就是通过 worker 的 lock 实现的。
假设线程正在执行任务，此时线程池进行关闭，即调用 shutdown 方法。如果没有 worker.lock()，那么正执行任务的线程就会被打断，任务无法继续执行。这样SHUTDOWN状态的逻辑就无法完成了。
同时，w.unlock()和w.lock()，为什么说他们可区分线程是否忙碌/空闲的呢。试想，worker 关联的线程被 lock 了，说明正在执行任务呢。所以说此线程是忙碌的线程
注意一点：getTask 方法是在 lock 之外的。所以，阻塞着的线程就是空闲线程了
worker的lock用于区分线程是否空闲的。 结合shutdown()方法一起理解，见下文shutdown的部分
从while条件可知：null值对于runWorker()来说有特殊用途：通知获取任务的工作线程结束并退出，所以getTask方法返回null时是很特殊的
执行任务方法 - getTask
private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false; // 上一次的poll()的调用是否超时?
for (;;) {
int c = ctl.get();
// 这里需要记住文章开头的那些状态字段值，才反应的快些
// => c & ~CAPACITY
int rs = runStateOf(c);
/*
* 如果线程池状态rs >= SHUTDOWN，也就是非RUNNING状态，再进行以下判断：
* 1. rs >= STOP，线程池是否正在stop；
* 2. 阻塞队列是否为空。
* 如果以上条件满足，则整个判断条件为true。说明线程池突然终止，
* 因为如果当前线程池状态的值是SHUTDOWN或以上时，不允许再向阻塞队列中添加任务
*
* rs >= SHUTDOWN 说明当前线程池至少处于待关闭状态，不再接受新的任务
* rs >= STOP： 说明不需要在再处理任务了（即便任务在执行）
* 所以，说明线程池在关闭，那就不执行任务task了
*/
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
// 线程池要/正在关闭了，所以返回null，这样外层的runWorker方法就可以退出了。
// 所以代码走到这里含义是此任务的工作线程就要退出了。
// 相应的，ctl当然随之要减一
decrementWorkerCount();
return null;
}
// => c & CAPACITY
int wc = workerCountOf(c);
// timed：当前线程池中的线程数量是否超过了最大数量 或 核心线程允许超时 时为 true
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
// A：wc > maximumPoolSize什么场景下是true呢？答案是有人动态调整了最大线程数
// B：timeOut：poll超时 或 take被打断，再回到for循环时为 true；timed：如上
// C：wc > 1：线程数大于1
// D：workQueue.isEmpty()：队列为空
/// 线程退出条件
// A C 为 true => 线程池里线程太多了，当前线程要退出了
// A D 为 true => 线程池里线程太多了，且 队列里没有任务了，当前线程要退出了
// B C 为 true => 线程池里线程数量大于核心线程数量，且 核心线程允许超时，当前线程要退出了
// B D 为 true => 线程池里线程数量大于核心线程数量，且 核心线程允许超时，且 队列里没有任务了，当前线程要退出了
// 所以线程数量减一。同时return null，意味着此工作线程要退出了
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut)) && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
// 此线程要退出了，ctl随之减一
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
// 如果减1失败，则for回来重试
continue;
}
/// 程序第一次执行到这，B:timedOut:一定false
// 如果A:false (C D是啥都行)，那么当前线程池会阻塞，直到队列有任务或超时，然后再回到“线程退出条件”代码，依当前条件决定线程是否退出
try {
// 这行语句表达了一个想法：线程只要是存活着的，他就应该执行任务。没有任务时，就等着有任务
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take(); // (1)
if (r != null)
return r;
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false;
}
}
}
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这里有个疑问(问题D)：getTask 方法的(1)处代码为什么要用阻塞的方法呢，不阻塞的方法不行吗，答案文末给出
addWorker 方法与 runWorker 方法就像是蓄水池中进水管和出水管，分析的时候需要两个结合的捋逻辑。而 getTask 方法是 runWorker方法中的核心逻辑。而 getTask 方法中的条件判断逻辑更核心。同时，分析的时候，与shutdown，shutdownNow，tryTerminate，awaitTermination等方法的逻辑相互结合在一起会更清晰
以下是关闭相关的方法
shutdown和shutdownNow方法比较相似，类比图如下
20211106211652
shutdown
调用shutdown()方法会进入 SHUTDOWN 状态。在 SHUTDOWN 状态下，线程池不接受新的任务，但是会继续执行任务队列中已有的任务。 怎么证明它此时不接收新的任务了呢，you need to do it by practise
通过调用shutdown()关闭的线程池，关闭以后表现的行为就是不能再提交任务给线程池，但是在关闭前已经提交的任务仍旧会被执行。等到任务队列空了以后线程池才会进入关闭流程
public void shutdown() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
advanceRunState(SHUTDOWN);
interruptIdleWorkers();
onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
} finally {
mainLock.unlock();
}
tryTerminate();
}
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shutdown方法核心由三部分组成：
advanceRunState(SHUTDOWN)：改线程池状态为SHUTDOWN
interruptIdleWorkers()：中断线程池中空闲线程
tryTerminate()：Transitions to TERMINATED state if either (SHUTDOWN and pool and queue empty) or (STOP and pool empty)
advanceRunState
转换线程池状态为入参值，入参值只能是SHUTDOWN or STOP 如果是SHUTDOWN，那么执行完advanceRunState方法后ctl的值>=0，即>=SHUTDOWN。假如当前线程数是3，那么ctl就是3 如果是STOP，那么执行完advanceRunState方法后ctl的值>=536870912，即>=STOP。假如当前线程数是3，那么ctl就是536870912+3
所以，这也证实了线程池的状态是一个范围，而不是一个值，这个范围正如文档开头处所述
private void advanceRunState(int targetState) {
for (;;) {
int c = ctl.get();
if (runStateAtLeast(c, targetState) ||
ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))))
break;
}
}
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interruptIdleWorkers
方法很明确，就是将workers对应的线程中断。从方法的名称就可以知道功能是对空闲的线程中断。那怎么知道哪些work的线程是空闲的呢
private void interruptIdleWorkers() {
interruptIdleWorkers(false);
}
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();
}
}
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注意这点：w.tryLock()，为啥要试图加锁呢。这时候就要看看runWorker方法了，runWorker执行时是要对worker加锁的(即调用lock)。 所有工作中的线程都需要 lock 加锁(state从0变为1)，所以在这里通过Worker.tryLock()来判断被检查的工作线程是否是空闲状态(试图将state从0变为1)，空闲就可以发送interrupt()命令。所以，逻辑上看，w.lock => state从0变为1 => Worker.tryLock() 试图将state从0变为1，结果必然是false；结果上看，worker加锁了，就是工作状态，即不是空闲状态，就不能中断了
tryTerminate
final void tryTerminate() {
for (;;) {
int c = ctl.get();
// 线程池为下面三种情况，直接return
// 1.线程池为RUNNING状态，线程池还在运行中，不能终止
// 2.线程池为TIDYING或TERMINATED，因为线程池已经终止了，不用再终止了
// 3.线程池为SHUTDOWN状态 & 线程池队列不为空，队列里有任务，不能终止
if (isRunning(c) ||
runStateAtLeast(c, TIDYING) ||
(runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))
return;
// 代码走到这，说明此时线程池是STOP状态或(SHUTDOWN状态且线程池队列是空)， 线程池里还有线程
if (workerCountOf(c) != 0) { // Eligible to terminate
//这时候可能只有一个空闲线程了，它是在getTask方法中执行workQueue.take()了的线程，此线程属于空闲线程(在w.lock()外)，它正在阻塞着等待着线程来呢。如果不执行中断会一直阻塞。你可能会说，在前面执行interruptIdleWorkers(false)方法时，会中断所有的空闲线程，这里重复执行了吧？试想下如果在执行interruptIdleWorkers(false)时恰好有个工作线程没有空闲，你刚执行完interruptIdleWorkers(false)，那个线程就回到while里去调用了getTask方法，这时workQueue中没有任务了，就会调用workQueue.take()一直阻塞。所以每次在工作线程结束时调用tryTerminate方法来尝试中断那个空闲工作线程，避免在队列为空时取任务一直阻塞的情况
interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
return;
}
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// 将线程池状态设置为TIDYING
if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
try {
terminated();
} finally {
// 执行terminated后，将线程池状态设置为TERMINATED，线程池结束
ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
// 通知awaitTermination方法，线程池结束
termination.signalAll();
}
return;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
// else retry on failed CAS
}
}
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shutdownNow
调用shutdownNow()会进入 STOP 状态。在 STOP 状态下线程池既不接受新的任务，也不处理已经在队列中的任务。对于还在执行任务的工作线程，线程池会发起中断请求来中断正在执行的任务，同时会清空任务队列中还未被执行的任务。
public List
List
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
advanceRunState(STOP);
interruptWorkers();
tasks = drainQueue();
} finally {
mainLock.unlock();
}
tryTerminate();
return tasks;
}
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shutdownNow方法核心由四部分组成：
advanceRunState(STOP)：改线程池状态为STOP，与advanceRunState(SHUTDOWN)逻辑相同
interruptWorkers()：中断线程池中所有线程，这个与interruptIdleWorkers的区别细细体会，这个方法中断所有已经启动的工作线程，即进行中的任务(执行了w.lock，但还没执行w.unlock)，这些线程中断可能成功也可能不成功
tryTerminate()：前面已说完
drainQueue()：从任务队列中取出所有未被执行的任务，未被执行的任务列表会被作为返回值返回给应用程序
interruptWorkers
// Interrupts all threads, even if active
private void interruptWorkers() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
for (Worker w : workers)
w.interruptIfStarted();
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
void interruptIfStarted() {
Thread t;
if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
try {
t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {
}
}
}
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有个疑问：interruptWorkers是中断线程池中所有的线程(空闲的和执行中的总和)，但interruptIfStarted()方法只是中断执行中的线程。如果你有这个疑惑的话，咱们一起看下getState() >= 0这个判断，我们看下runWorker方法，先执行了w.unlock()，再执行w.lock()，在执行w.unlock()，unlock是把state设置为0，lock把state设置为1，又只要执行了runWorker，那么state的值就是>=等于0的了，所以不管空闲与否，state总是>=0，所以interruptWorkers方法这时候执行interruptIfStarted方法，中断的就是所有的线程
drainQueue
将workerQueue队列里的worker返回
private List
BlockingQueue
ArrayList
q.drainTo(taskList);
if (!q.isEmpty()) {
for (Runnable r : q.toArray(new Runnable[0])) {
if (q.remove(r))
taskList.add(r);
}
}
return taskList;
}
复制代码
问答
❶ execute方法里为啥要用workQueue.offer(command)这个非阻塞方法呢，而不用put等阻塞方法呢？
answer：
以为execute方法是运行在main线程里的，如果使用阻塞方法，那么后面的任务就无法添加到线程池了
❷ 线程池收到Runnable任务紧就start执行了，为什么还要将任务放入集合（workers.add(w)）呢? workers集合存在的意义是什么呢？
answer：
放入workers是为了保存当时的thread和worker，不然后面怎么对worker和thread进行加锁和中断啊，addWorker和runWorker本来就是并行的关系，还要时刻监视着shutdown，shutdownNow，terminate之类的动作
❸ workers 与 workerQueue 与 ctl的关系
workers的size应该=ctl.get；workerQueue与ctl没有关系
❹ getTask方法中为啥使用workQueue.poll(num, timeUnit) 和 take()方法，为啥不使用非阻塞方法呢
answer：
getTask里有一个for自旋，一直找任务执行，如果不使用阻塞方法，那么for自旋将一直占着cpu，这个原理和synchronized的升级原理是一样的
❺ 线程池里存放的是线程吗
answer：
不是，是Worker，Worker是线程池中的线程和任务task之间的纽带
❻ 线程池使用了两个锁lock，worker使用一个，reentrantLock使用一个，作用分别是什么？
answer：
worker的lock是属于worker的，是为了区分线程是否为空闲还是运行中
reentrantLock mainLock 是属于线程池的，是为了实现线程池中各方法之间保持不竞争的
❼ 线程池里怎么区分空闲线程和执行中线程
answer：
worker的thread是否被lock
两个发散性的问题：
❽ 线程池中如何使用ThreadLocal
❾ ThreadPoolExecutor运行在多线程环境中会怎样的
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小结
对ThreadPoolExecutor的理解每次都会有新的收获，看似不经意的一行代码，一个判断，实践懂了之后都感叹和震撼作者的编程能力，每次领悟之后，都感觉作者的实现技巧都开启了我以前没见过的窗。
ThreadPoolExecutor属性源码和自己debug实践的例子：ThreadPoolExecutorTest0