摘要：參數(shù)說(shuō)明，線(xiàn)程池保留的最小線(xiàn)程數(shù)。，線(xiàn)程池中允許擁有的最大線(xiàn)程數(shù)。，線(xiàn)程池的運(yùn)行狀態(tài)。除非線(xiàn)程池狀態(tài)發(fā)生了變化，發(fā)退回到外層循環(huán)重新執(zhí)行，判斷線(xiàn)程池的狀態(tài)。是線(xiàn)程池的核心控制狀態(tài)，包含的線(xiàn)程池運(yùn)行狀態(tài)和有效線(xiàn)程數(shù)。

Java是一門(mén)多線(xiàn)程的語(yǔ)言，基本上生產(chǎn)環(huán)境的Java項(xiàng)目都離不開(kāi)多線(xiàn)程。而線(xiàn)程則是其中最重要的系統(tǒng)資源之一，如果這個(gè)資源利用得不好，很容易導(dǎo)致程序低效率，甚至是出問(wèn)題。

有以下場(chǎng)景，有個(gè)電話(huà)撥打系統(tǒng)，有一堆需要撥打的任務(wù)要執(zhí)行，首先肯定是考慮多線(xiàn)程異步去執(zhí)行。假如我每執(zhí)行一個(gè)撥打任務(wù)都new一個(gè)Thread去執(zhí)行，當(dāng)同時(shí)有1萬(wàn)個(gè)任務(wù)需要執(zhí)行的時(shí)候，那么就會(huì)新建1萬(wàn)個(gè)線(xiàn)程，加上線(xiàn)程各種初始銷(xiāo)毀等操作，這個(gè)消耗是巨大的。而其實(shí)往往實(shí)現(xiàn)這些功能的時(shí)候，并不是完全需要實(shí)時(shí)馬上完成，只是希望在可控范圍內(nèi)盡量提高執(zhí)行的并發(fā)性能。

因此線(xiàn)程池技術(shù)應(yīng)用而生，Java中最常用的線(xiàn)程池技術(shù)就是ThreadPoolExecutor。接下來(lái)就整體看看ThreadPoolExecutor的實(shí)現(xiàn)。

這個(gè)類(lèi)的注解非常多，很多也是重點(diǎn)，所以就不從注解開(kāi)始看起。先從使用說(shuō)起，有個(gè)概念先。

        // 核心線(xiàn)程
        int corePoolSize = 5;
        // 最大線(xiàn)程
        int maximumPoolSize = 10;
        // 線(xiàn)程空閑回收時(shí)間
        int keepAliveTime = 30;
        // 線(xiàn)程空閑回調(diào)時(shí)間單位
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        // 隊(duì)列大小
        int queueSize = 20;
        // 隊(duì)列
        BlockingQueue workQueue = new ArrayBlockingQueue(queueSize);
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
        executor.execute(() -> {
            // do something 1
        });
        executor.execute(() -> {
            // do something 2
        });

定義好一些必要的參數(shù)，構(gòu)建一個(gè)ThreadPoolExecutor對(duì)象。然后調(diào)用對(duì)象的execute()方法即可。
參數(shù)說(shuō)明：

corePoolSize，線(xiàn)程池保留的最小線(xiàn)程數(shù)。如果線(xiàn)程池中的線(xiàn)程少于此數(shù)目，則在執(zhí)行execut()時(shí)創(chuàng)建。

maximumPoolSize，線(xiàn)程池中允許擁有的最大線(xiàn)程數(shù)。

keepAliveTime、unit，當(dāng)線(xiàn)程閑置時(shí)，保持線(xiàn)程存活的時(shí)間。

workQueue，工作隊(duì)列，存放提交的等待任務(wù)，其中有隊(duì)列大小的限制。

非常多人誤解了corePoolSize、maximumPoolSize、workQueue的相互關(guān)系。不少人認(rèn)為無(wú)論隊(duì)列選擇什么，corePoolSize和maximumPoolSize一定是有用，定義一定是生效的，其實(shí)并不然啊!
看下線(xiàn)程基本規(guī)則注解說(shuō)明

默認(rèn)情況下，線(xiàn)程池在初始的時(shí)候，線(xiàn)程數(shù)為0。當(dāng)接收到一個(gè)任務(wù)時(shí)，如果線(xiàn)程池中存活的線(xiàn)程數(shù)小于corePoolSize核心線(xiàn)程，則新建一個(gè)線(xiàn)程。

如果所有運(yùn)行的核心線(xiàn)程都都在忙，超出核心線(xiàn)程處理的任務(wù)，執(zhí)行器更多地選擇把任務(wù)放進(jìn)隊(duì)列，而不是新建一個(gè)線(xiàn)程。

如果一個(gè)任務(wù)提交不了到隊(duì)列，在不超出最大線(xiàn)程數(shù)量情況下，會(huì)新建線(xiàn)程。超出了就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

另外，如果想在線(xiàn)程初始化時(shí)候就有核心線(xiàn)程，可以調(diào)用prestartCoreThread()或prestartAllCoreThread()，前者是初始一個(gè)，后者是初始全部。

再看看排隊(duì)策略

直接提交，用SynchronousQueue。特點(diǎn)是不保存，直接提交給線(xiàn)程，如果沒(méi)沒(méi)線(xiàn)程，則新建一個(gè)。

無(wú)限提交，用類(lèi)似LinkedBlockingQueue無(wú)界隊(duì)列。特點(diǎn)是保存所以核心線(xiàn)程處理不了的任務(wù)，隊(duì)列無(wú)上限，最大線(xiàn)程也沒(méi)用。

有限提交，用類(lèi)似ArrayBlockingQueue有界隊(duì)列。特點(diǎn)是可以保存超過(guò)核心線(xiàn)程的任務(wù)，并且隊(duì)列也是有上限的。超過(guò)上限，新建線(xiàn)程（滿(mǎn)了拋錯(cuò)）。更好地保護(hù)資源，防止崩潰，也是最常用的排隊(duì)策略。

從以上規(guī)則可以看出來(lái)，核心線(xiàn)程數(shù)和最大線(xiàn)程數(shù)，還有隊(duì)列結(jié)構(gòu)是相互影響的，如何排隊(duì)，隊(duì)列多大，最大線(xiàn)程是多少都是不一定的。

再看看保持存活機(jī)制

當(dāng)超過(guò)核心線(xiàn)程數(shù)的線(xiàn)程，線(xiàn)程池會(huì)讓該線(xiàn)程保持存活keepAliveTime時(shí)間，超過(guò)該時(shí)間則會(huì)銷(xiāo)毀該線(xiàn)程。
另外默認(rèn)對(duì)非核心線(xiàn)程有效，若想核心線(xiàn)程也適用于這個(gè)機(jī)制，可以調(diào)用allowCoreThreadTimeOut()方法。這樣的話(huà)就沒(méi)有核心線(xiàn)程這一說(shuō)了。

綜合以上，線(xiàn)程池在多次執(zhí)行任務(wù)后，會(huì)一直維持部分線(xiàn)程存活，即使它是閑置的。這樣的目的是為了減少線(xiàn)程銷(xiāo)毀創(chuàng)建的開(kāi)銷(xiāo)，下次有個(gè)任務(wù)需要執(zhí)行，直接從池子里拿線(xiàn)程就能用了。但核心線(xiàn)程不能維護(hù)太多，因?yàn)橐残枰欢ㄩ_(kāi)銷(xiāo)。最大的線(xiàn)程數(shù)保護(hù)了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免并發(fā)量大的時(shí)候，把線(xiàn)程擠滿(mǎn)。工作隊(duì)列則是保證了任務(wù)順序和暫存，系統(tǒng)的可靠性。線(xiàn)程存活規(guī)則的目的和維護(hù)核心線(xiàn)程的目的類(lèi)似，但降低了它的存活的時(shí)間。

另外還有拒絕機(jī)制，它提供了一些異常情況下的解決方案。

這個(gè)ctl變量是整個(gè)線(xiàn)程池的核心控制狀態(tài)。

這個(gè)ctl代表了兩個(gè)變量

workerCount，生效的線(xiàn)程數(shù)。基本可以理解為存活的線(xiàn)程，但某個(gè)時(shí)候有暫時(shí)性的差異。

runState，線(xiàn)程池的運(yùn)行狀態(tài)。

其中，ctl（int32位）的低29位代表workerCount，所以最大線(xiàn)程數(shù)為(2^29)-1。另外3位表示runState。

runState有以下幾種狀態(tài)：

RUNNING：接收新任務(wù)，處理隊(duì)列任務(wù)。

SHUTDOWN：不接收新任務(wù)，但處理隊(duì)列任務(wù)。

STOP：不接收新任務(wù)，也不處理隊(duì)列任務(wù)，并且中斷所有處理中的任務(wù)。

TIDYING：所有任務(wù)都被終結(jié)，有效線(xiàn)程為0。會(huì)觸發(fā)terminated()方法。

TERMINATED：當(dāng)terminated()方法執(zhí)行結(jié)束。

當(dāng)調(diào)用了shutdown()，狀態(tài)會(huì)從RUNNING變成SHUTDOWN，不再接收新任務(wù)，此時(shí)會(huì)處理完隊(duì)列里面的任務(wù)。
如果調(diào)用的是shutdownNow()，狀態(tài)會(huì)直接變成STOP。
當(dāng)線(xiàn)程或者隊(duì)列都是空的時(shí)候，狀態(tài)就會(huì)變成TIDYING。
當(dāng)terminated()執(zhí)行完的時(shí)候，就會(huì)變成TERMINATED。

帶著對(duì)上面的規(guī)則與機(jī)制的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在從就這這個(gè)入口開(kāi)始看看源碼，到底整個(gè)流程是怎么實(shí)現(xiàn)的。

如果少于核心線(xiàn)程在跑，用這個(gè)任務(wù)嘗試創(chuàng)建一個(gè)新線(xiàn)程。

如果一個(gè)任務(wù)成功入隊(duì)，再次檢查下線(xiàn)程池狀態(tài)看是否需要入隊(duì)，因?yàn)榭赡茉谌腙?duì)過(guò)程中，狀態(tài)發(fā)送了變化。如果確認(rèn)入隊(duì)且沒(méi)有存活線(xiàn)程，則新建一個(gè)空線(xiàn)程。

如果進(jìn)不了隊(duì)，則嘗試新建一個(gè)線(xiàn)程，如果都失敗了。拒絕這個(gè)task

對(duì)于第二點(diǎn)最后為什么新建一個(gè)線(xiàn)程？很容易猜想到，會(huì)有一個(gè)輪詢(xún)的機(jī)制讓下個(gè)task出隊(duì)，直接利用這個(gè)空閑線(xiàn)程。

注釋基本解釋了所有代碼，代碼也沒(méi)什么特別的。其中最主要的還是addWoker()這個(gè)方法，下面來(lái)看看。

先了解下這個(gè)方法的整體思路

從描述可知，addwoker失敗，會(huì)在線(xiàn)程池狀態(tài)不對(duì)、線(xiàn)程滿(mǎn)了或者線(xiàn)程工廠創(chuàng)建線(xiàn)程池失敗時(shí)候發(fā)生。
這個(gè)方法比較長(zhǎng)，分兩段看。先看第一段。

retry:這種寫(xiě)法，如果比較少看源碼的，應(yīng)該是前所未見(jiàn)的了。這是個(gè)循環(huán)的位置標(biāo)記，是java的語(yǔ)法之一。看回代碼，這里面for循環(huán)還嵌套里一個(gè)for循環(huán)，而retry:是標(biāo)記第一個(gè)for循環(huán)的，后面break和continue語(yǔ)句都指向到了retry。說(shuō)明break和continue是都是操作外層的for循環(huán)。retry可以是任何變量命名合法的字符。

然后看看外出for循環(huán)的if語(yǔ)句

這個(gè)if判斷想要執(zhí)行到return false;，隊(duì)列為空是一個(gè)必要條件。因?yàn)閍ddWork()不單只接收新任務(wù)會(huì)調(diào)用到，處理隊(duì)列中的任務(wù)也會(huì)調(diào)用到。而前面提到SHUTDOWN狀態(tài)下還會(huì)處理隊(duì)列中的任務(wù)的，所以隊(duì)列不為空是會(huì)讓它繼續(xù)執(zhí)行下去的。

對(duì)于內(nèi)層的for循環(huán)

會(huì)先判斷worker的數(shù)據(jù)是否符合corePoolSize和maximumPoolSize的定義，不滿(mǎn)足則返回失敗。
然后嘗試CAS讓workerCount自增，如果CAS失敗還是繼續(xù)自旋去自增，直到成功。除非線(xiàn)程池狀態(tài)發(fā)生了變化，發(fā)退回到外層for循環(huán)重新執(zhí)行，判斷線(xiàn)程池的狀態(tài)。

第一段的代碼，就是讓workerCount在符合條件下自增

第二段代碼

這段比較好理解，先創(chuàng)建一個(gè)Worker對(duì)象，這個(gè)Worker里面包含一個(gè)由線(xiàn)程工廠創(chuàng)建的線(xiàn)程，和一個(gè)需要執(zhí)行的任務(wù)（可以為空）。如果線(xiàn)程創(chuàng)建成功了，那么就加一個(gè)重入鎖去把這個(gè)新建的Worker對(duì)象放到workers成員變量中，在加入之前需要重新判斷下線(xiàn)程池的狀態(tài)和新建線(xiàn)程的狀態(tài)。如果worker添加到workers成員變量中，就啟動(dòng)這個(gè)新建的線(xiàn)程。最后如果添加失敗，則執(zhí)行addWorkFailed(w)。

如果失敗了，加鎖操作回滾下wokers、workerCount，然后判斷下?tīng)顟B(tài)看看是否需要終結(jié)線(xiàn)程池。

addWorker()大概的流程就這樣。

對(duì)于其他方法，沒(méi)有什么特別的，在此不再過(guò)多的敘述，有興趣的可以翻翻源碼閱讀下。
回顧總結(jié)下上面的核心要點(diǎn)

當(dāng)核心線(xiàn)程滿(mǎn)且忙碌時(shí)，線(xiàn)程池傾向于把提交的任務(wù)放進(jìn)隊(duì)列，而不是新建線(xiàn)程。

根據(jù)選擇隊(duì)列的不同，maximumPoolSize不一定有用的。具體有三種不同的策略。

ctl是線(xiàn)程池的核心控制狀態(tài)，包含的runState線(xiàn)程池運(yùn)行狀態(tài)和workCount有效線(xiàn)程數(shù)。

retry:是一種標(biāo)記循環(huán)的語(yǔ)法，retry可以是任何變量命名合法字符。

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