多线程011线程池运行原理及复用原理

线程池中的几个重要概念：

1.核心线程（corePool）：线程池最终执行任务的角色肯定还是线程，同时我们也会限制线程的数量，所以我们可以这样理解核心线程，有新任务提交时，首先检查核心线程数，如果核心线程都在工作，而且数量也已经达到最大核心线程数，则不会继续新建核心线程，而会将任务放入等待队列。

2.等待队列 (workQueue)：等待队列用于存储当核心线程都在忙时，继续新增的任务，核心线程在执行完当前任务后，也会去等待队列拉取任务继续执行，这个队列一般是一个线程安全的阻塞队列，它的容量也可以由开发者根据业务来定制。

3.非核心线程：当等待队列满了，如果当前线程数没有超过最大线程数，则会新建线程执行任务，那么核心线程和非核心线程到底有什么区别呢？说出来你可能不信，本质上它们没有什么区别，创建出来的线程也根本没有标识去区分它们是核心还是非核心的，线程池只会去判断已有的线程数（包括核心和非核心）去跟核心线程数和最大线程数比较，来决定下一步的策略。

4.线程活动保持时间 (keepAliveTime)：线程空闲下来之后，保持存货的持续时间，超过这个时间还没有任务执行，该工作线程结束。

5.拒绝策略 (RejectedExecutionHandler)：当等待队列已满，线程数也达到最大线程数时，线程池会根据饱和策略来执行后续操作，默认的策略是抛弃要加入的任务。

关于线程池的状态，有5种，

RUNNING, 运行状态，值也是最小的，刚创建的线程池就是此状态。
SHUTDOWN，停工状态，不再接收新任务，已经接收的会继续执行
STOP，停止状态，不再接收新任务，已经接收正在执行的，也会中断
清空状态，所有任务都停止了，工作的线程也全部结束了
TERMINATED，终止状态，线程池已销毁
它们的流转关系如下：

线程池中的线程是如何复用的：

线程池中的线程在循环中尝试取任务执行，这一步会被阻塞，

如果设置了allowCoreThreadTimeOut为true，则线程池中的所有线程都会在keepAliveTime时间超时后还未取到任务而退出。

或者线程池已经STOP，那么所有线程都会被中断，然后退出。

源码如下：

//Worker的run方法调用的是ThreadPoolExecutor的runWorker方法
    public void run() {
          runWorker(this);
    }


    final void runWorker(Worker w) {
        Thread wt = Thread.currentThread();
        //取出需要执行的任务，
        Runnable task = w.firstTask;
        w.firstTask = null;
        w.unlock(); // allow interrupts
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
            //如果task不是null，或者去队列中取任务，注意这里会阻塞，后面会分析getTask方法
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
               //这个lock在这里是为了如果线程被中断，那么会抛出InterruptedException，而退出循环，结束线程
                w.lock();
                //判断线程是否需要中断
                if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                     (Thread.interrupted() &&
                      runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                    !wt.isInterrupted())
                    wt.interrupt();
                try {
                   //任务开始执行前的hook方法
                    beforeExecute(wt, task);
                    Throwable thrown = null;
                    try {
                        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 {
                       ////任务开始执行后的hook方法
                        afterExecute(task, thrown);
                    }
                } finally {
                    task = null;
                    w.completedTasks++;
                    w.unlock();
                }
            }
            completedAbruptly = false;
        } finally {
           //Worker退出
            processWorkerExit(w, completedAbruptly);
        }
    }

   private Runnable getTask() {
        boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?

        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);

            // Check if queue empty only if necessary.
           //检查线程池的状态，如果已经是STOP及以上的状态，或者已经SHUTDOWN，队列也是空的时候，直接return null，并将Worker数量-1
            if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
                decrementWorkerCount();
                return null;
            }

            int wc = workerCountOf(c);

           // 注意这里的allowCoreThreadTimeOut参数，字面意思是否允许核心线程超时，即如果我们设置为false，那么只有当线程数wc大于corePoolSize的时候才会超时
           //更直接的意思就是，如果设置allowCoreThreadTimeOut为false，那么线程池在达到corePoolSize个工作线程之前，不会让闲置的工作线程退出
            boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
          //确认超时，将Worker数-1，然后返回
            if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
                && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
                if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                    return null;
                continue;
            }

            try {
                //从队列中取任务，根据timed选择是有时间期限的等待还是无时间期限的等待
                Runnable r = timed ?
                    workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                    workQueue.take();
                if (r != null)
                    return r;
                timedOut = true;
            } catch (InterruptedException retry) {
                timedOut = false;
            }
        }
    }