【详解】ThreadPoolExecutor源码阅读（二）

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• 【详解】ThreadPoolExecutor源码阅读（二）
• 【详解】ThreadPoolExecutor源码阅读（三）
  

AQS在Worker中的应用——标识空闲or非空闲工作线程

我对这个上锁一直搞不懂，虽然有注释说是允许中断啥的，但是还是一头雾水，就打算直接看代码分析。第一眼看到这个lock的时候，我就吓到了。

产生了第一个问题："啥，一上锁，多个线程不是就要同步排队了嘛? 而且也没这必要啊! "

看清楚了才知道，锁来自于方法参数Worker，也就是说，每个线程请求的同步锁都是各自的Worker的锁，故不存在这些个线程竞争一个锁的情况。

那问题又来了，我自己的锁，又没人跟我抢，犯得着每做一个任务都上锁吗？

实际上是有的，只是在这个方法里，不会发生竞争。

注：此段代码同【详解】ThreadPoolExecutor源码阅读（一） 中的runWorker。

final void runWorker(Worker w) {
    //获得当前执行这段代码的线程
    Thread wt = Thread.currentThread();
    //先尝试从worker取得初始任务
    Runnable task = w.firstTask;
    w.firstTask = null;
    //允许中断，unlock后state=1，中断方法获取到锁，则判断为空闲线程，可中断
    w.unlock(); 
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        //不断地取任务执行、 其中getTask提供阻塞。如果getTask返回null则退出循环
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            //获取锁，标识此线程正在工作，非空闲线程
            w.lock();
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                 (Thread.interrupted() &&
                  runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                !wt.isInterrupted())
                wt.interrupt();
            try {
                //钩子函数，空实现，子类可根据需要进行实现
                beforeExecute(wt, task);
                Throwable thrown = null;
                try {
                    //运行获取到的任务
                    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 {
                    //钩子函数
                    afterExecute(task, thrown);
                }
            } finally {
                task = null;
                w.completedTasks++;
                w.unlock();
            }
        }
        //如果因为异常退出，这段语句不会被执行，也就是说completedAbruptly==true
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        //工作线程退出的处理操作,如获取当前worker完成的任务量
        //如果异常退出，还需弥补，补充工作线程等等
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

interruptIdleWorkers 中断空闲线程

注释不是说了吗，允许中断，那肯定跟中断有关，朝这个方向去找啊。当然，我当时并没有这样去找，而是机缘巧合，看到ThreadPoolExecutor其他代码的时候突然意识到的。

我先看到了shutdown方法，发现有中断空闲Worker的方法。但是在此之前，我并不知道线程池是如何区别Worker线程是空闲还是忙碌的，只知道线程池有workers集合用来存储创建的Worker。

于是，我就顺着方法查看下去。找到关闭空闲Worker方法的实现。

注：shutdown的语义是，关闭线程池，停止接收新的任务，继续执行任务队列中的任务。中断多余的空闲线程。

public void shutdown() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    //获取线程池锁
    mainLock.lock();
    try {
        //检查执行线程是否有权关闭线程池，暂未深入了解
        checkShutdownAccess();
        //更改线程池运行状态为SHUTDOWN
        advanceRunState(SHUTDOWN);
        //中断空闲线程
        interruptIdleWorkers();
        //钩子函数
        onShutdown(); 
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    tryTerminate();
}

private void interruptIdleWorkers() {
    interruptIdleWorkers(false);
}

interruptIdleWorkers方法的注释：

关闭等待任务的线程（也就是没有被上锁的线程），由此可得Worker有没有获得锁，是区分其是否空闲的标志。结合源码：

private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
    //获取线程池的锁，保持独占访问
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        //遍历workers集合中的所有工作线程
        for (Worker w : workers) {
            //获得worker对象中的线程引用
            Thread t = w.thread;
            //如果获得锁成功，则中断对应线程
            //如果工作线程正在执行任务，因为开始执行前，任务会获取worker的锁，故其无法被中断
            //如果工作线程正在等待任务，因其没获得锁，则当前线程可以获得其worker的锁，此工作线程被中断
            if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
                try {
                    t.interrupt();
                } catch (SecurityException ignore) {
                } finally {
                    w.unlock();
                }
            }
            //如果只需要关闭一个工作线程，则到此为止
            if (onlyOne)
                break;
        }
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

 那问题又来了，如何终止已经开始的任务呢？

这里终止已经开始的任务，就是shutdownNow方法要做的。（shutdownNow就是停止所有任务，已经开始也要停止。其对应的线程池状态是STOP）

前面由于无法获取到Worker的锁，故无法通过interruptIdleWorkers方法将其中断。但是ThreadPoolExecutor还提供了interruptWorkers方法，该方法不用获取锁，直接调用Worker的interruptIfstarted方法中断线程。

 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）在Worker中的锁管理方式

AQS是基于状态和等待队列的同步器，这个实例中，Worker继承于AQS。AQS的acquire依赖于tryAcquire，release依赖于tryAcquire。而这两个方法它自己都没有实现，而是由子类提供。（模板方法设计模式的一种体现）。

我们先来看看获取锁的操作，以下代码来自AQS

public final void acquire(int arg) {
    //注意，java表达式会短路，如果前面的结果使得表达式结果固定，那么后面的代码就不会被执行
    //这里如果tryAcquire方法返回true, 那么！tryAcquire就是false,false '与' 任何东西都是false，故后面的表达式不会被执行
    //也就是说如果，一次请求获取成功，则此方法直接结束，返回。如果请求失败则加入到等待队列中，代码在这里停顿
    //如果等待过程被中断，则中断当前线程
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

AQS没有提供tryAcquire方法的实现

protected boolean tryAcquire(int arg) {
     throw new UnsupportedOperationException();
}

acquire依赖于tryAcquire方法，如果该方法成功，则acquire方法直接返回，如果失败，则将当前线程加入等待队列（此操作将park当前线程，使其进入waiting状态）。

我们来看看Worker中是如何实现tryAcquire方法的：

protected boolean tryAcquire(int unused) { //这里指明了参数无用，方法体内都是写死的
    //利用CAS, 如果当前state值为0，则更改为1
    //如果其他线程已获得锁，那么state就是1, 而不是预期的0，则此方法失败
    if (compareAndSetState(0, 1)) {
        //设置当前独占拥有者线程
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
        return true;
    }
    return false;
}

我们再来看看release操作，以下代码来自AQS:

public final boolean release(int arg) {
    //尝试释放，如果释放成功，则唤醒等待队列中的第一个线程
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            unparkSuccessor(h);
        return true;
    }
    return false;
}

同样的，AQS没有实现tryRelease方法

protected boolean tryRelease(int arg) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

Worker中的实现：

protected boolean tryRelease(int unused) {
    //清空当前独占拥有者
    setExclusiveOwnerThread(null);
    //设置状态为0
    setState(0);
    return true;
}

将当前获取独占锁的线程置为null，然后将state为0，这里与前面tryAcquire一一对应。这个时候其他线程就可以获取锁了。