線程池_03_源碼分析

線程池_03_源碼分析

• 關鍵變量介紹：
  •  線程的狀态
    • 5種
      • RUNNABLE：運作狀态，接受新任務，持續處理任務隊列裡的任務
      • SHUTDOWN：不再接受新任務，但要處理任務隊列裡的任務
      • STOP：不接受新任務，不再處理任務隊列裡的任務，中斷正在進行中的任務
      • TIDYING：表示線程池正在停止運作，中止所有任務，銷毀所有工作線程
      • TERMINATED：表示線程池已停止運作，所有工作線程已被銷毀，所有任務已被清空或執行完畢
    • 狀态裝換

      

    • 細節

      

      • 線程的狀态使用ctl表示，預設為 running
      • private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
      • ctl類型為AtomicInteger，那用一個基礎如何表示以上五種狀态以及線程池工作線程數量呢？int型變量占用4位元組，共32位，是以采用位表示，可以解決上述問題。5種狀态使用5種數值進行表示，需要占用3位，餘下的29位就可以用來表示線程數。是以，高三位表示程序狀态，低29位為線程數量，代碼如下：
        • private staticfinal int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3; // 值為29
        • private staticfinal int CAPACITY   = (1 <<COUNT_BITS) - 1; //高三位全為0，低29位全為1，是以線程數量的表示範圍為 0 ～ 2^29
        • 因為ctl分位來表示狀态和數量，下面幾個狀态僅看有效位的值
          • private staticfinal int RUNNING    = -1 <<COUNT_BITS; // 有效值為 111
          • private staticfinal int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS; // 有效值為 000
          • private staticfinal int STOP       =  1 << COUNT_BITS; // 有效值為 001
          • private staticfinal int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS; // 有效值為 010
          • private staticfinal int TERMINATED =  3 <<COUNT_BITS; // 有效值為 011
      • 采用int分位表示線程池狀态和線程數量; 并且提供runStateOf(): 擷取線程池狀态 和 workerCountOf(): 擷取工作線程數量兩個方法，均為二進制操作。
  • 工作線程(Worker)
    •  線程池中的工作線程以Worker作為展現，真正工作的線程為Worker的成員變量，Worker即是Runnable，又是同步器。Worker從工作隊列中取出任務來執行，并能通過Worker控制任務狀态。
• 執行任務，源碼分析：
  • 1. execute() --送出線程任務;

    

  • 2. addWorker()  -- 通過添加核心和非核心線程來執行任務
    • private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
      • int c = this.ctl.get();           // 擷取目前ctl值
      • label253:
      • while(!runStateAtLeast(c, 0) || !runStateAtLeast(c, 536870912) && firstTask == null && !this.workQueue.isEmpty()) {
      • // workerCountOf(c)-擷取線程數  <  core ? this.corePoolSize : this.maximumPoolSize 如果為true,核心線程;否則,非核心線程
        • while(workerCountOf(c) < ((core ? this.corePoolSize : this.maximumPoolSize) & 536870911)) {
        • // CAS操作增加線程數，跳出循環
        • if (this.compareAndIncrementWorkerCount(c)) {
          • boolean workerStarted = false;
          • boolean workerAdded = false;
          • ThreadPoolExecutor.Worker w = null;
          • try {
            • w = new ThreadPoolExecutor.Worker(firstTask);
            • Thread t = w.thread;
            • if (t != null) {
              • ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
              • mainLock.lock();
              • • int c = this.ctl.get();
                  • if (isRunning(c) || runStateLessThan(c, 536870912) && firstTask == null) {
                    • if (t.isAlive()) {
                      • throw new IllegalThreadStateException();
                    • }
                    • this.workers.add(w);
                    • int s = this.workers.size();
                    • if (s > this.largestPoolSize) {
                      • this.largestPoolSize = s;
                    • workerAdded = true;
                • } finally {
                  • mainLock.unlock();
                • if (workerAdded) {
                  • t.start();
                  • workerStarted = true;
            • • if (!workerStarted) {
                • this.addWorkerFailed(w);
            • return workerStarted;
          • c = this.ctl.get();
          • // 上面的CAS操作沒成功，檢查線程池狀态與開始是否一緻；如果一緻，繼續執行此for循環，否則重新執行retry代碼塊；自旋以期CAS成功，後續才能添加線程
          • if (runStateAtLeast(c, 0)) {
            • continue label253;
        • return false;
    • addWorkerFailed(w)
      • 首先是将Worker移除，然後通過CAS操作更新ctl，最後調用tryTerminate()操作嘗試中止線程池。
  • 4. runWorker()
    • 線程首個任務為firstTask，之後通過getTask()就從阻塞隊列裡任務。線程池提供了beforeExecute()和afterExecute()通知子類任務執行前後的回調，讓子類有時機能執行自己的事情。如果線程池已沒有任務了，工作線程達到了可退出的狀态，則将線程退出。
    • 線程池執行的任務的線程，也就是Workder裡的Thread。是以在addWorker()中執行new ThreadPoolExecutor.Worker(firstTask)後;執行的是Worker.run()，run()則調用了ThreadPoolExecutor.runWorker()

      

  • 5. getTask()
    • 線程池裡的線程從阻塞隊列裡拿任務，如果存在非核心線程，假設阻塞隊列裡沒有任務，那麼非核心線程也要在等到keepAliveTime時間後才會釋放。
    • 如果目前僅有核心線程存在，如果允許釋放核心線程的話，也就和非核線程的處理方式一樣，反之，則通過take()一直阻塞直到拿到任務，這也就是線程池裡的核心線程為什麼不死的原因。

      

  • 6. processWorkerExit() 
    • 線上程沒有拿到任務後，退出線程
    • 釋放工作線程也并沒有區分核心與非核心，也是随機進行的。所謂随機，就是在前面所說的區間範圍内，根據釋放政策，哪個線程先達到擷取不到任務的狀态，就釋放哪個線程。

      

    • tryTerminate()
      • 發現可以中止線程池時，中止，并調用terminated()進行通知。如果線程池處于RUNNABLE狀态，什麼也不做，否則嘗試中斷一個線程。中斷線程通過interruptIdleWorker()完成。