摘要：最后，我們會通過對源代碼的剖析深入了解線程池的運行過程和具體設(shè)計，真正達(dá)到知其然而知其所以然的水平。創(chuàng)建線程池既然線程池是一個類，那么最直接的使用方法一定是一個類的對象，例如。單線程線程池單線程線程

我們一般不會選擇直接使用線程類Thread進(jìn)行多線程編程，而是使用更方便的線程池來進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度和管理。線程池就像共享單車，我們只要在我們有需要的時候去獲取就可以了。甚至可以說線程池更棒，我們只需要把任務(wù)提交給它，它就會在合適的時候運行了。但是如果直接使用Thread類，我們就需要在每次執(zhí)行任務(wù)時自己創(chuàng)建、運行、等待線程了，而且很難對線程進(jìn)行整體的管理，這可不是一件輕松的事情。既然我們已經(jīng)有了線程池，那還是把這些麻煩事交給線程池來處理吧。

這篇文章將會從線程池的概念與一般使用入手，首先讓大家可以了解線程池的基本使用方法，之后會介紹實踐中最常用的四種線程池。最后，我們會通過對JDK源代碼的剖析深入了解線程池的運行過程和具體設(shè)計，真正達(dá)到知其然而知其所以然的水平。雖然只要了解了API就可以滿足一般的日常使用了，但是只有當(dāng)我們真正厘清了多線程相關(guān)的知識點，才能在面對多線程的實踐與面試問題時做到游刃有余、成竹在胸。

本文是一系列多線程文章中的第三篇，主要講解了線程池相關(guān)的知識，這個系列總共有十篇文章，前五篇暫定結(jié)構(gòu)如下，感興趣的讀者可以關(guān)注一下：

并發(fā)基本概念——當(dāng)我們在說“并發(fā)、多線程”，說的是什么？

多線程入門——這一次，讓我們完全掌握J(rèn)ava多線程(2/10)

線程池使用與原理剖析——本文

線程同步機(jī)制

并發(fā)常見問題

一般我們最常用的線程池實現(xiàn)類是ThreadPoolExecutor，我們接下來會介紹這個類的基本使用方法。JDK已經(jīng)對線程池做了比較好的封裝，相信這個過程會非常輕松。

既然線程池是一個Java類，那么最直接的使用方法一定是new一個ThreadPoolExecutor類的對象，例如ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue() )。那么這個構(gòu)造器的里每個參數(shù)是什么意思呢？

下面就是這個構(gòu)造器的方法簽名：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue workQueue)

各個參數(shù)分別表示下面的含義：

corePoolSize，核心線程池大小，一般線程池會至少保持這么多的線程數(shù)量；

maximumPoolSize，最大線程池大小，也就是線程池最大的線程數(shù)量；

keepAliveTime和unit共同組成了一個超時間，keepAliveTime是時間數(shù)量，unit是時間單位，單位加數(shù)量組成了最終的超時時間。這個超時時間表示如果線程池中包含了超過corePoolSize數(shù)量的線程，則在有線程空閑的時間超過了超時時間時該線程就會被銷毀；

workQueue是任務(wù)的阻塞隊列，在沒有線程池中沒有足夠的線程可用的情況下會將任務(wù)先放入到這個阻塞隊列中等待執(zhí)行。這里傳入的隊列類型就決定了線程池在處理這些任務(wù)時的策略。

線程池中的阻塞隊列專門用于存放待執(zhí)行的任務(wù)，在ThreadPoolExecutor中一個任務(wù)可以通過兩種方式被執(zhí)行：第一種是直接在創(chuàng)建一個新的Worker時被作為第一個任務(wù)傳入，由這個新創(chuàng)建的線程來執(zhí)行；第二種就是把任務(wù)放入一個阻塞隊列，等待線程池中的工作線程撈取任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行。

上面提到的阻塞隊列是這樣的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是一個隊列（類似于一個List），可以存放0到N個元素。我們可以對這個隊列進(jìn)行插入和彈出元素的操作，彈出操作可以理解為是一個獲取并從隊列中刪除一個元素的操作。當(dāng)隊列中沒有元素時，對這個隊列的獲取操作將會被阻塞，直到有元素被插入時才會被喚醒；當(dāng)隊列已滿時，對這個隊列的插入操作將會被阻塞，直到有元素被彈出后才會被喚醒。這樣的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常適合于線程池的場景，當(dāng)一個工作線程沒有任務(wù)可處理時就會進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到有新任務(wù)提交后才被喚醒。

當(dāng)創(chuàng)建了一個線程池之后我們就可以將任務(wù)提交到線程池中執(zhí)行了。提交任務(wù)到線程池中相當(dāng)簡單，我們只要把原來傳入Thread類構(gòu)造器的Runnable對象傳入線程池的execute方法或者submit方法就可以了。execute方法和submit方法基本沒有區(qū)別，兩者的區(qū)別只是submit方法會返回一個Future對象，用于檢查異步任務(wù)的執(zhí)行情況和獲取執(zhí)行結(jié)果（異步任務(wù)完成后）。

我們可以先試試如何使用比較簡單的execute方法，代碼例子如下：

public class ThreadPoolTest {

    private static int count = 0;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Runnable task = new Runnable() {
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 1000000; ++i) {
                    synchronized (ThreadPoolTest.class) {
                        count += 1;
                    }
                }
            }
        };

        // 重要：創(chuàng)建線程池
        ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L,
        TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue());

        // 重要：向線程池提交兩個任務(wù)
        threadPool.execute(task);
        threadPool.execute(task);

        // 等待線程池中的所有任務(wù)完成
        threadPool.shutdown();
        while (!threadPool.awaitTermination(1L, TimeUnit.MINUTES)) {
            System.out.println("Not yet. Still waiting for termination");
        }
        
        System.out.println("count = " + count);
    }
}

上面的代碼中為了等待線程池中的所有任務(wù)執(zhí)行完已經(jīng)使用了shutdown()方法，關(guān)閉線程池的方法主要有兩個：

shutdown()，有序關(guān)閉線程池，調(diào)用后線程池會讓已經(jīng)提交的任務(wù)完成執(zhí)行，但是不會再接受新任務(wù)。

shutdownNow()，直接關(guān)閉線程池，線程池中正在運行的任務(wù)會被中斷，正在等待執(zhí)行的任務(wù)不會再被執(zhí)行，但是這些還在阻塞隊列中等待的任務(wù)會被作為返回值返回。

我們可以通過調(diào)用線程池對象上的一些方法來獲取線程池當(dāng)前的運行信息，常用的方法有：

getTaskCount，線程池中已完成、執(zhí)行中、等待執(zhí)行的任務(wù)總數(shù)估計值。因為在統(tǒng)計過程中任務(wù)會發(fā)生動態(tài)變化，所以最后的結(jié)果并不是一個準(zhǔn)確值；

getCompletedTaskCount，線程池中已完成的任務(wù)總數(shù)，這同樣是一個估計值；

getLargestPoolSize，線程池曾經(jīng)創(chuàng)建過的最大線程數(shù)量。通過這個數(shù)據(jù)可以知道線程池是否充滿過，也就是達(dá)到過maximumPoolSize；

getPoolSize，線程池當(dāng)前的線程數(shù)量；

getActiveCount，當(dāng)前線程池中正在執(zhí)行任務(wù)的線程數(shù)量估計值。

很多情況下我們也不會直接創(chuàng)建ThreadPoolExecutor類的對象，而是根據(jù)需要通過Executors的幾個靜態(tài)方法來創(chuàng)建特定用途的線程池。目前常用的線程池有四種：

可緩存線程池，使用Executors.newCachedThreadPool方法創(chuàng)建

定長線程池，使用Executors.newFixedThreadPool方法創(chuàng)建

延時任務(wù)線程池，使用Executors.newScheduledThreadPool方法創(chuàng)建

單線程線程池，使用Executors.newSingleThreadExecutor方法創(chuàng)建

下面通過這些靜態(tài)方法的源碼來具體了解一下不同類型線程池的特性與適用場景。

JDK中的源碼我們通過在IDE中進(jìn)行跳轉(zhuǎn)可以很方便地進(jìn)行查看，下面就是Executors.newCachedThreadPool方法中的源代碼。從代碼中我們可以看到，可緩存線程池其實也是通過直接創(chuàng)建ThreadPoolExecutor類的構(gòu)造器創(chuàng)建的，只是其中的參數(shù)都已經(jīng)被設(shè)置好了，我們可以不用做具體的設(shè)置。所以我們要觀察的重點就是在這個方法中具體產(chǎn)生了一個怎樣配置的ThreadPoolExecutor對象，以及這樣的線程池適用于怎樣的場景。

從下面的代碼中，我們可以看到，傳入ThreadPoolExecutor構(gòu)造器的值有：

- corePoolSize核心線程數(shù)為0，代表線程池中的線程數(shù)可以為0
- maximumPoolSize最大線程數(shù)為Integer.MAX_VALUE，代表線程池中最多可以有無限多個線程
- 超時時間設(shè)置為60秒，表示線程池中的線程在空閑60秒后會被回收
- 最后傳入的是一個`SynchronousQueue`類型的阻塞隊列，代表每一個新添加的任務(wù)都要馬上有一個工作線程進(jìn)行處理

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue());
}

所以可緩存線程池在添加任務(wù)時會優(yōu)先使用空閑的線程，如果沒有就創(chuàng)建一個新線程，線程數(shù)沒有上限，所以每一個任務(wù)都會馬上被分配到一個工作線程進(jìn)行執(zhí)行，不需要在阻塞隊列中等待；如果線程池長期閑置，那么其中的所有線程都會被銷毀，節(jié)約系統(tǒng)資源。

優(yōu)點

任務(wù)在添加后可以馬上執(zhí)行，不需要進(jìn)入阻塞隊列等待

在閑置時不會保留線程，可以節(jié)約系統(tǒng)資源

缺點

對線程數(shù)沒有限制，可能會過量消耗系統(tǒng)資源

適用場景

適用于大量短耗時任務(wù)和對響應(yīng)時間要求較高的場景

傳入ThreadPoolExecutor構(gòu)造器的值有:

corePoolSize核心線程數(shù)和maximumPoolSize最大線程數(shù)都為固定值nThreads，即線程池中的線程數(shù)量會保持在nThreads，所以被稱為“定長線程池”

超時時間被設(shè)置為0毫秒，因為線程池中只有核心線程，所以不需要考慮超時釋放

最后一個參數(shù)使用了無界隊列，所以在所有線程都在處理任務(wù)的情況下，可以無限添加任務(wù)到阻塞隊列中等待執(zhí)行

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue());
}

定長線程池中的線程數(shù)會逐步增長到nThreads個，并且在之后空閑線程不會被釋放，線程數(shù)會一直保持在nThreads個。如果添加任務(wù)時所有線程都處于忙碌狀態(tài)，那么就會把任務(wù)添加到阻塞隊列中等待執(zhí)行，阻塞隊列中任務(wù)的總數(shù)沒有上限。

優(yōu)點

線程數(shù)固定，對系統(tǒng)資源的消耗可控

缺點

在任務(wù)量暴增的情況下線程池不會彈性增長，會導(dǎo)致任務(wù)完成時間延遲

使用了無界隊列，在線程數(shù)設(shè)置過小的情況下可能會導(dǎo)致過多的任務(wù)積壓，引起任務(wù)完成時間過晚和資源被過度消耗的問題

適用場景

任務(wù)量峰值不會過高，且任務(wù)對響應(yīng)時間要求不高的場景

與之前的兩個方法不同，Executors.newScheduledThreadPool返回的是ScheduledExecutorService接口對象，可以提供延時執(zhí)行、定時執(zhí)行等功能。在線程池配置上有如下特點：

maximumPoolSize最大線程數(shù)為無限，在任務(wù)量較大時可以創(chuàng)建大量新線程執(zhí)行任務(wù)

超時時間為0，線程空閑后會被立即銷毀

使用了延時工作隊列，延時工作隊列中的元素都有對應(yīng)的過期時間，只有過期的元素才會被彈出

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}

延時任務(wù)線程池實現(xiàn)了ScheduledExecutorService接口，主要用于需要延時執(zhí)行和定時執(zhí)行的情況。

單線程線程池中只有一個工作線程，可以保證添加的任務(wù)都以指定順序執(zhí)行（先進(jìn)先出、后進(jìn)先出、優(yōu)先級）。但是如果線程池里只有一個線程，為什么我們還要用線程池而不直接用Thread呢？這種情況下主要有兩種優(yōu)點：一是我們可以通過共享的線程池很方便地提交任務(wù)進(jìn)行異步執(zhí)行，而不用自己管理線程的生命周期；二是我們可以使用任務(wù)隊列并指定任務(wù)的執(zhí)行順序，很容易做到任務(wù)管理的功能。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue()));
}

通過前面的內(nèi)容我們其實已經(jīng)可以在代碼中使用線程池了，但是我們?yōu)槭裁催€要去深究線程池的內(nèi)部實現(xiàn)呢？首先，可能有一個很功利性的目的就是為了面試，在面試時如果能準(zhǔn)確地說出一些底層的運行機(jī)制與原理那一定可以成為過程中一個重要的亮點。

但是我認(rèn)為學(xué)習(xí)探究線程池的內(nèi)部實現(xiàn)的作用絕對不僅是如此，只有深入了解并厘清了線程池的具體實現(xiàn)，我們才能解決實踐中需要考慮的各種邊界條件。因為多線程編程所代表的并發(fā)編程并不是一個固定的知識點，而是實踐中不斷在發(fā)展和完善的一個知識門類。我們也許會需要同時考慮多個維度，最后得到一個特定于應(yīng)用場景的解決方案，這就要求我們具備從細(xì)節(jié)著手構(gòu)建出解決方案并做好各個考慮維度之間的取舍的能力。

而且我相信只要在某一個點上能突破到相當(dāng)?shù)纳疃?，那么以后從這個點上向外擴(kuò)展就會容易得多。也許在剛開始我們的探究會碰到非常大的阻力，但是我們要相信，最后我們可以得到的將不止是一個知識點而是一整個知識面。

在IDE中，例如IDEA里，我們可以點擊我們樣例代碼里的ThreadPoolExecutor類跳轉(zhuǎn)到JDK中ThreadPoolExecutor類的源代碼。在源代碼中我們可以看到很多java.util.concurrent包的締造者大?！癉oug Lea”所留下的各種注釋，下面的圖片就是該類源代碼的一個截圖。

這些注釋的內(nèi)容非常有參考價值，建議有能力的讀者朋友可以自己閱讀一遍。下面，我們就一步步地抽絲剝繭，來揭開線程池類ThreadPoolExecutor源代碼的神秘面紗。

在ThreadPoolExecutor類定義的開頭，我們可以看到如下的幾行代碼：

// 控制變量，前3位表示狀態(tài)，剩下的數(shù)據(jù)位表示有效的線程數(shù)
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
// Integer的位數(shù)減去3位狀態(tài)位就是線程數(shù)的位數(shù)
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
// CAPACITY就是線程數(shù)的上限（含），即2^COUNT_BITS - 1個
private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;

第一行是一個用來作為控制變量的整型值，即一個Integer。之所以要用AtomicInteger類是因為要保證多線程安全，在本系列之后的文章中會對AtomicInteger進(jìn)行具體介紹。一個整型一般是32位，但是這里的代碼為了保險起見，還是使用了Integer.SIZE來表示整型的總位數(shù)。這里的“位”指的是數(shù)據(jù)位(bit)，在計算機(jī)中，8bit = 1字節(jié)，1024字節(jié) = 1KB，1024KB = 1MB。每一位都是一個0或1的數(shù)字，我們?nèi)绻颜拖胂蟪梢粋€二進(jìn)制(0或1)的數(shù)組，那么一個Integer就是32個數(shù)字的數(shù)組。其中，前三個被用來表示狀態(tài)，那么我們就可以表示2^3 = 8個不同的狀態(tài)了。剩下的29位二進(jìn)制數(shù)字都會被用于表示當(dāng)前線程池中有效線程的數(shù)量，上限就是(2^29 - 1)個，即常量CAPACITY。

之后的部分列出了線程池的所有狀態(tài)：

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;

在這里可以忽略數(shù)字后面的<< COUNT_BITS，可以把狀態(tài)簡單地理解為前面的數(shù)字部分，這樣的簡化基本不影響結(jié)論。

各個狀態(tài)的解釋如下：

RUNNING，正常運行狀態(tài)，可以接受新的任務(wù)和處理隊列中的任務(wù)

SHUTDOWN，關(guān)閉中狀態(tài)，不能接受新任務(wù)，但是可以處理隊列中的任務(wù)

STOP，停止中狀態(tài)，不能接受新任務(wù)，也不處理隊列中的任務(wù)，會中斷進(jìn)行中的任務(wù)

TIDYING，待結(jié)束狀態(tài)，所有任務(wù)已經(jīng)結(jié)束，線程數(shù)歸0，進(jìn)入TIDYING狀態(tài)后將會運行terminated()方法

TERMINATED，結(jié)束狀態(tài)，terminated()方法調(diào)用完成后進(jìn)入

這幾個狀態(tài)所對應(yīng)的數(shù)字值是按照順序排列的，也就是說線程池的狀態(tài)只能從小到大變化，這也方便了通過數(shù)字比較來判斷狀態(tài)所在的階段，這種通過數(shù)字大小來比較狀態(tài)值的方法在ThreadPoolExecutor的源碼中會有大量的使用。

下圖是這五個狀態(tài)之間的變化過程：

當(dāng)線程池被創(chuàng)建時會處于RUNNING狀態(tài)，正常接受和處理任務(wù)；

當(dāng)shutdown()方法被直接調(diào)用，或者在線程池對象被GC回收時通過finalize()方法隱式調(diào)用了shutdown()方法時，線程池會進(jìn)入SHUTDOWN狀態(tài)。該狀態(tài)下線程池仍然會繼續(xù)執(zhí)行完阻塞隊列中的任務(wù)，只是不再接受新的任務(wù)了。當(dāng)隊列中的任務(wù)被執(zhí)行完后，線程池中的線程也會被回收。當(dāng)隊列和線程都被清空后，線程池將進(jìn)入TIDYING狀態(tài)；

在線程池處于RUNNING或者SHUTDOWN狀態(tài)時，如果有代碼調(diào)用了shutdownNow()方法，則線程池會進(jìn)入STOP狀態(tài)。在STOP狀態(tài)下，線程池會直接清空阻塞隊列中待執(zhí)行的任務(wù)，然后中斷所有正在進(jìn)行中的任務(wù)并回收線程。當(dāng)線程都被清空以后，線程池就會進(jìn)入TIDYING狀態(tài)；

當(dāng)線程池進(jìn)入TIDYING狀態(tài)時，將會運行terminated()方法，該方法執(zhí)行完后，線程池就會進(jìn)入最終的TERMINATED狀態(tài)，徹底結(jié)束。

到這里我們就已經(jīng)清楚地了解了線程從剛被創(chuàng)建時的RUNNING狀態(tài)一直到最終的TERMINATED狀態(tài)的整個生命周期了。那么當(dāng)我們要向一個RUNNING狀態(tài)的線程池提交任務(wù)時會發(fā)生些什么呢？

我們一般會使用execute方法提交我們的任務(wù)，那么線程池在這個過程中做了什么呢？在ThreadPoolExecutor類的execute()方法的源代碼中，我們主要做了四件事：

如果當(dāng)前線程池中的線程數(shù)小于核心線程數(shù)corePoolSize，則創(chuàng)建一個新的Worker代表一個線程，并把入?yún)⒅械娜蝿?wù)作為第一個任務(wù)傳入Worker。addWorker方法中的第一個參數(shù)是該線程的第一個任務(wù)，而第二個參數(shù)就是代表是否創(chuàng)建的是核心線程，在execute方法中addWorker總共被調(diào)用了三次，其中第一次傳入的是true，后兩次傳入的都是false；

如果當(dāng)前線程池中的線程數(shù)已經(jīng)滿足了核心線程數(shù)corePoolSize，那么就會通過workQueue.offer()方法將任務(wù)添加到阻塞隊列中等待執(zhí)行；

如果線程數(shù)已經(jīng)達(dá)到了corePoolSize且阻塞隊列中無法插入該任務(wù)（比如已滿），那么線程池就會再增加一個線程來執(zhí)行該任務(wù)，除非線程數(shù)已經(jīng)達(dá)到了最大線程數(shù)maximumPoolSize；

如果確實已經(jīng)達(dá)到了最大線程數(shù)，那么就拒絕這個任務(wù)。

總體上的執(zhí)行流程如下，下方的黑色同心圓代表流程結(jié)束：

這里再重復(fù)一次阻塞隊列的定義，方便大家閱讀：

線程池中的阻塞隊列專門用于存放待執(zhí)行的任務(wù)，在ThreadPoolExecutor中一個任務(wù)可以通過兩種方式被執(zhí)行：第一種是直接在創(chuàng)建一個新的Worker時被作為第一個任務(wù)傳入，由這個新創(chuàng)建的線程來執(zhí)行；第二種就是把任務(wù)放入一個阻塞隊列，等待線程池中的工作線程撈取任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行。
上面提到的阻塞隊列是這樣的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是一個隊列（類似于一個List），可以存放0到N個元素。我們可以對這個隊列進(jìn)行插入和彈出元素的操作，彈出操作可以理解為是一個獲取并從隊列中刪除一個元素的操作。當(dāng)隊列中沒有元素時，對這個隊列的獲取操作將會被阻塞，直到有元素被插入時才會被喚醒；當(dāng)隊列已滿時，對這個隊列的插入操作將會被阻塞，直到有元素被彈出后才會被喚醒。這樣的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常適合于線程池的場景，當(dāng)一個工作線程沒有任務(wù)可處理時就會進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到有新任務(wù)提交后才被喚醒。

下面是帶有注釋的源代碼，大家可以和上面的流程對照起來參考一下：

public void execute(Runnable command) {
    // 檢查提交的任務(wù)是否為空
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    
    // 獲取控制變量值
    int c = ctl.get();
    // 檢查當(dāng)前線程數(shù)是否達(dá)到了核心線程數(shù)
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        // 未達(dá)到核心線程數(shù)，則創(chuàng)建新線程
        // 并將傳入的任務(wù)作為該線程的第一個任務(wù)
        if (addWorker(command, true))
            // 添加線程成功則直接返回，否則繼續(xù)執(zhí)行
            return;

        // 因為前面調(diào)用了耗時操作addWorker方法
        // 所以線程池狀態(tài)有可能發(fā)生了改變，重新獲取狀態(tài)值
        c = ctl.get();
    }

    // 判斷線程池當(dāng)前狀態(tài)是否是運行中
    // 如果是則調(diào)用workQueue.offer方法將任務(wù)放入阻塞隊列
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        // 因為執(zhí)行了耗時操作“放入阻塞隊列”，所以重新獲取狀態(tài)值
        int recheck = ctl.get();
        // 如果當(dāng)前狀態(tài)不是運行中，則將剛才放入阻塞隊列的任務(wù)拿出，如果拿出成功，則直接拒絕這個任務(wù)
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            // 如果線程池中沒有線程了，那就創(chuàng)建一個
            addWorker(null, false);
    }
    // 如果放入阻塞隊列失敗（如隊列已滿），則添加一個線程
    else if (!addWorker(command, false))
        // 如果添加線程失?。ㄈ缫呀?jīng)達(dá)到了最大線程數(shù)），則拒絕任務(wù)
        reject(command);
}

在前面execute方法的代碼中我們可以看到線程池是通過addWorker方法來向線程池中添加新線程的，那么新的線程又是如何運行起來的呢？

這里我們暫時跳過addWorker方法的詳細(xì)源代碼，因為雖然這個方法的代碼行數(shù)較多，但是功能相對比較直接，只是創(chuàng)建一個代表線程的Worker類對象，并調(diào)用這個對象所對應(yīng)線程對象的start()方法。我們知道一旦調(diào)用了Thread類的start()方法，則這個線程就會開始調(diào)用創(chuàng)建線程時傳入的Runnable對象。從下面的Worker類構(gòu)造器源代碼可以看出，Worker類正是把自己(this指針)傳入了線程的構(gòu)造器當(dāng)中，那么這個線程就會運行Worker類的run()方法了，這個run()方法只執(zhí)行了一行很簡單的代碼runWorker(this);。

Worker(Runnable firstTask) {
    setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
    this.firstTask = firstTask;
    this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}

public void run() {
    runWorker(this);
}

我們看到線程池中的線程在啟動時會調(diào)用對應(yīng)的Worker類的runWorker方法，而這里就是整個線程池任務(wù)執(zhí)行的核心所在了。runWorker方法中包含有一個類似無限循環(huán)的while語句，讓worker對象可以不斷執(zhí)行提交到線程池中的新任務(wù)。

大家可以配合代碼上帶有的注釋來理解該方法的具體實現(xiàn)：

final void runWorker(Worker w) {
    Thread wt = Thread.currentThread();
    Runnable task = w.firstTask;
    w.firstTask = null;
    // 將worker的狀態(tài)重置為正常狀態(tài)，因為state狀態(tài)值在構(gòu)造器中被初始化為-1
    w.unlock();
    // 通過completedAbruptly變量的值判斷任務(wù)是否正常執(zhí)行完成
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        // 如果task為null就通過getTask方法獲取阻塞隊列中的下一個任務(wù)
        // getTask方法一般不會返回null，所以這個while類似于一個無限循環(huán)
        // worker對象就通過這個方法的持續(xù)運行來不斷處理新的任務(wù)
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            // 每一次任務(wù)的執(zhí)行都必須獲取鎖來保證下方臨界區(qū)代碼的線程安全
            w.lock();
            
            // 如果狀態(tài)值大于等于STOP（狀態(tài)值是有序的，即STOP、TIDYING、TERMINATED）
            // 且當(dāng)前線程還沒有被中斷，則主動中斷線程
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                 (Thread.interrupted() &&
                  runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                !wt.isInterrupted())
                wt.interrupt();

            // 開始
            try {
                // 執(zhí)行任務(wù)前處理操作，默認(rèn)是一個空實現(xiàn)
                // 在子類中可以通過重寫來改變?nèi)蝿?wù)執(zhí)行前的處理行為
                beforeExecute(wt, task);

                // 通過thrown變量保存任務(wù)執(zhí)行過程中拋出的異常
                // 提供給下面finally塊中的afterExecute方法使用
                Throwable thrown = null;
                try {
                    // *** 重要：實際執(zhí)行任務(wù)的代碼
                    task.run();
                } catch (RuntimeException x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Error x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Throwable x) {
                    // 因為Runnable接口的run方法中不能拋出Throwable對象
                    // 所以要包裝成Error對象拋出
                    thrown = x; throw new Error(x);
                } finally {
                    // 執(zhí)行任務(wù)后處理操作，默認(rèn)是一個空實現(xiàn)
                    // 在子類中可以通過重寫來改變?nèi)蝿?wù)執(zhí)行后的處理行為
                    afterExecute(task, thrown);
                }
            } finally {
                // 將循環(huán)變量task設(shè)置為null，表示已處理完成
                task = null;
                // 累加當(dāng)前worker已經(jīng)完成的任務(wù)數(shù)
                w.completedTasks++;
                // 釋放while體中第一行獲取的鎖
                w.unlock();
            }
        }

        // 將completedAbruptly變量設(shè)置為false，表示任務(wù)正常處理完成
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        // 銷毀當(dāng)前的worker對象，并完成一些諸如完成任務(wù)數(shù)量統(tǒng)計之類的輔助性工作
        // 在線程池當(dāng)前狀態(tài)小于STOP的情況下會創(chuàng)建一個新的worker來替換被銷毀的worker
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

在runWorker方法的源代碼中有兩個比較重要的方法調(diào)用，一個是while條件中對getTask方法的調(diào)用，一個是在方法的最后對processWorkerExit方法的調(diào)用。下面是對這兩個方法更詳細(xì)的解釋。

getTask方法在阻塞隊列中有待執(zhí)行的任務(wù)時會從隊列中彈出一個任務(wù)并返回，如果阻塞隊列為空，那么就會阻塞等待新的任務(wù)提交到隊列中直到超時（在一些配置下會一直等待而不超時），如果在超時之前獲取到了新的任務(wù)，那么就會將這個任務(wù)作為返回值返回。

當(dāng)getTask方法返回null時會導(dǎo)致當(dāng)前Worker退出，當(dāng)前線程被銷毀。在以下情況下getTask方法才會返回null：

當(dāng)前線程池中的線程數(shù)超過了最大線程數(shù)。這是因為運行時通過調(diào)用setMaximumPoolSize修改了最大線程數(shù)而導(dǎo)致的結(jié)果；

線程池處于STOP狀態(tài)。這種情況下所有線程都應(yīng)該被立即回收銷毀；

線程池處于SHUTDOWN狀態(tài)，且阻塞隊列為空。這種情況下已經(jīng)不會有新的任務(wù)被提交到阻塞隊列中了，所以線程應(yīng)該被銷毀；

線程可以被超時回收的情況下等待新任務(wù)超時。線程被超時回收一般有以下兩種情況：

超出核心線程數(shù)部分的線程等待任務(wù)超時

允許核心線程超時（線程池配置）的情況下線程等待任務(wù)超時

processWorkerExit方法會銷毀當(dāng)前線程對應(yīng)的Worker對象，并執(zhí)行一些累加總處理任務(wù)數(shù)等輔助操作。但在線程池當(dāng)前狀態(tài)小于STOP的情況下會創(chuàng)建一個新的Worker來替換被銷毀的Worker，有興趣的讀者可以自行參考processWorkerExit方法源代碼。

到這里我們的線程池源代碼之旅就結(jié)束了，希望大家在看完這篇文章之后能對線程池的使用和運行都有一個大概的印象。為什么說只是有了一個大概的印象呢？因為我覺得很多沒有相關(guān)基礎(chǔ)的讀者讀到這里可能還只是對線程池有了一個自己的認(rèn)識，對其中的一些細(xì)節(jié)可能還沒有完全捕捉到。所以我建議大家在看完下面的總結(jié)之后不妨再返回到文章的開頭多讀幾遍，相信第二遍的閱讀能給大家?guī)聿灰粯拥捏w驗，因為我自己也是在第三次讀ThreadPoolExecutor類的源代碼時才真正打通了其中的一些重要關(guān)節(jié)的。

在這篇文章中我們從線程池的概念和基本使用方法說起，然后介紹了ThreadPoolExecutor的構(gòu)造器參數(shù)和常用的四種具體配置。最后的一大半篇幅我們一起在TheadPoolExecutor類的源代碼中暢游了一番，了解了從線程池的創(chuàng)建到任務(wù)執(zhí)行的完整執(zhí)行模型。

在瀏覽ThreadPoolExexutor源碼的過程中，有幾個點我們其實并沒有完全說清楚，比如對鎖的加鎖操作、對控制變量的多次獲取、控制變量的AtomicInteger類型。在下一篇文章中，我將會介紹這些以鎖、volatile變量、CAS操作、AQS抽象類為代表的一系列線程同步方法，歡迎感興趣的讀者繼續(xù)關(guān)注我后續(xù)發(fā)布的文章~