1. 背景与简介
在Java中异步任务的处理，我们通常会使用Executor框架，而ThreadPoolExecutor是JUC为我们提供的线程池实现。
线程池的优点在于规避线程的频繁创建，对线程资源统一管理，在任务到达时能快速响应。
本文从JUC的ThreadPoolExecutor源码出发来剖析线程池的实现原理。
要比较轻松地理解ThreadPoolExecutor源码，最好需要对AbstractQueuedSynchronizer, BlockingQueue, FutureTask等类有比较熟悉的认知。
另外也需要对Executor框架本身有基本认识。
关于AbstractQueuedSynchronizer的源码解读，可以参考我的AQS解读。
关于FutureTask的源码解读可以参考我的FutureTask解读。
线程池的大致处理流程如下图所示，线程池内部有一个阻塞队列作为任务队列用以存储提交的任务，线程池中的工作线程作为消费者从阻塞队列中不断获取任务执行。
上图截取自《Java并发编程的艺术》
从逻辑角度来说，线程池可以划分出一个核心线程池，在新任务到达时，如果核心线程池未满，会创建新线程来运行任务，即便核心线程池有空闲线程。
如果核心线程池满了，则会将任务加入到任务队列中，最终被工作线程从队列中取出执行。
如果任务队列已满，只要线程数未达到最大线程数限制，会创建一个新线程来运行任务；否则会调用饱和策略来处理该任务。
我们也可以参考下面的线程池执行示意图。
上图截取自《Java并发编程的艺术》
1.1 线程池参数
这里介绍ThreadPoolExecutor中几个比较关键的变量/参数:
- corePoolSize 核心线程数:如果线程池中线程数量小于corePoolSize，即便现有线程有空闲也会创建新线程来运行新任务
- maximumPoolSize 最大线程数:如果线程池中线程数量大于corePoolSize并且任务队列满时会创建新线程来运行新任务
- keepAliveTime 线程存活时间:若果线程池中线程数量大于corePoolSize，则多余的线程在空闲时间超过keepAliveTime后会退出
- allowCoreThreadTimeout 核心线程超时控制标志位:用于标识是否keepAliveTime的效果同样作用在核心线程上。
需要注意的是线程池中的实际工作线程数可能会超过maximumPoolSize，因为这个参数是可以通过setMaximumPoolSize方法动态调整的。
下面介绍几种Executors工具类中提供的常见的基于ThreadPoolExecutor构造的参数配置
fixedThreadPool
corePoolSize : n
maximumPoolSize : n
keepAliveTime: 0
workerQueue: LinkedBlockingQueue (无界阻塞队列）
singleThreadExecutor
corePoolSize : 1
maximumPoolSize : 1
keepAliveTime: 0
workerQueue : LinkedBlockingQueue (无界阻塞队列）
cachedThreadPool
corePoolSize : 0
maximumPoolSize : Integer.MAX
keepAliveTime : 60s
workerQueue : SynchronousQueue (同步队列)
2. 生命周期
线程池的完整生命周期具有如下五个阶段：
- RUNNING
这是线程池的初始状态。此状态下线程池会接受新任务并且处理队列中等待的任务。 - SHUTDOWN
RUNNING状态下调用shutdown方法后进入此状态。此状态下线程池不接受新任务，但会处理队列中等待的任务。 - STOP
RUNNING/SHUTDOWN状态下调用shutdownNow方法后进入此状态。此状态下线程池不接受新任务，也不处理既有等待任务，并且会中断既有运行中的线程。 - TIDYING
SHUTDOWN/STOP状态会流转到此状态。此时所有任务都已运行完毕，工作线程数为0，任务队列都为空。从字面角度理解，此时线程池已经清干净了。 - TERMINATED
TIDYING状态下，线程池执行完terminated钩子方法后进入此状态，此时线程池已完全终止。
2.1 线程池中生命周期的表示
ctl是线程池中一个核心状态控制变量，它的类型为AtomicInteger。ctl实际上存储了两方面信息：线程数和线程池的状态。
ctl的低29位用于表示线程数，因此范围上界约为5亿;
而高3位用于表示5种生命周期状态，对应的值分别是（注意：在ctl中实际上下面的值左移29位放在高3位存储)：
- RUNNING -1
- SHUTDOWN 0
- STOP 1
- TIDYING 2
- TERMINATED 3
因此如果我们想要取出线程数就可以用ctl和(1<<29)-1作位与运算，而如果想取出线程池状态的话就用(1<<29)-1取反后和ctl作位与运算。
图为自制的线程池的生命周期状态流转示意图
3. 源码实现
接下来，分几部分介绍线程池。
- 工作线程封装: 介绍线程池中的Worker类, runWorker, getTask, processWorkerExit等方法。
- 提交任务的处理: execute, addWorker, addWorkerFailed等方法。
- 关闭线程池: shutdown, shutdownNow, tryTerminate, interruptWorkers, interruptIdleWorkers等方法。
- 饱和策略: 内置四种饱和策略简介。
3.1 工作线程的封装抽象
ThreadPoolExecutor的Worker类是一个非常重要的内部类，它是对工作线程的封装，很有必要花上功夫详细解读。
Worker类内部包含:
- final Thread thread 对应的工作线程对象
- Runnable firstTask 初始任务
- volatile long completedTasks 用于统计完成的任务
Worker类本身继承了AbstractQueuedSynchronizer，并实现了一个简单的互斥锁Mutex Lock。
3.1.1 runWorker
Worker类实现了Runnable接口，并将run方法的实现委托给了外部类ThreadPoolExecutor的runWorker方法。
/**
* 工作线程运行核心逻辑。
* 简单来说做的事情就是不断从任务队列中拿取任务运行。
*/
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;
// 把firstTask设置为null，从GC角度来看，这处代码很重要。
w.firstTask = null;
// 置互斥锁状态为0，此时可以被中断。
w.unlock();
// 用于标记完成任务时是否有异常。
boolean completedAbruptly = true;
try {
// 循环:初始任务（首次）或者从阻塞阻塞队列里拿一个（后续）。
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
/*
* 获取互斥锁。
* 在持有互斥锁时，调用线程池shutdown方法不会中断该线程。
* 但是shutdownNow方法无视互斥锁，会中断所有线程。
*/
w.lock();
/*
* 这里if做的事情就是判断是否需要中断当前线程。
* 如果线程池至少处于STOP阶段，当前线程未中断，则中断当前线程；
* 否则清除线程中断位。
*
* if条件中的Thread.interrupted() &&runStateAtLeast(ctl.get(), STOP)
* 做的事情说穿了就是清除中断位并确认目前线程池状态没有达到STOP阶段。
*/
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
// 调用由子类实现的前置处理钩子。
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
// 真正的执行任务
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 {
// 调用由子类实现的后置处理钩子。
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
// 清空task, 计数器+1, 释放互斥锁。
task = null;
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
/*
* 处理工作线程退出。
* 上面主循环中的前置处理、任务调用、后置处理都是可能会抛出异常的。
*/
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
3.1.2 getTask
/**
* 工作线程从任务队列中拿取任务的核心方法。
* 根据配置决定采用阻塞或是时限获取。
* 在以下几种情况会返回null从而接下来线程会退出(runWorker方法循环结束):
* 1. 当前工作线程数超过了maximumPoolSize(由于maximumPoolSize可以动态调整，这是可能的)。
* 2. 线程池状态为STOP (因为STOP状态不处理任务队列中的任务了)。
* 3. 线程池状态为SHUTDOWN,任务队列为空 (因为SHUTDOWN状态仍然需要处理等待中任务)。
* 4. 根据线程池参数状态以及线程是否空闲超过keepAliveTime决定是否退出当前工作线程。
*/
private Runnable getTask() {
// 上次从任务队列poll任务是否超时。
boolean timedOut = false;
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
/*
* 如果线程池状态已经不是RUNNING状态了，则设置ctl的工作线程数-1
* if条件等价于 rs >= STOP || (rs == SHUTDOWN && workQueue.isEmpty())
*/
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
decrementWorkerCount();
return null;
}
int wc = workerCountOf(c);
/*
* allowCoreThreadTimeOut是用于设置核心线程是否受keepAliveTime影响。
* 在allowCoreThreadTimeOut为true或者工作线程数>corePoolSize情况下，
* 当前工作线程受keepAliveTime影响。
*/
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
/*
* 1. 工作线程数>maximumPoolSize,当前工作线程需要退出。
* 2. timed && timedOut == true说明当前线程受keepAliveTime影响且上次获取任务超时。
* 这种情况下只要当前线程不是最后一个工作线程或者任务队列为空，则可以退出。
*
* 换句话说就是，如果队列不为空，则当前线程不能是最后一个工作线程，
* 否则退出了就没线程处理任务了。
*/
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
// 设置ctl的workCount减1, CAS失败则需要重试(因为上面if中的条件可能不满足了)。
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
continue;
}
try {
// 根据timed变量的值决定是时限获取或是阻塞获取任务队列中的任务。
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
// workQueue.take是不会返回null的，因此说明poll超时了。
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
// 在阻塞队列上等待时如果被中断，则清除超时标识重试一次循环。
timedOut = false;
}
}
}
3.1.3 processWorkerExit
在工作线程退出的时候，processWorkerExit方法会被调用。
private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
/*
* 因为正常退出，workerCount减1这件事情是在getTask拿不到任务的情况下做掉的。
* 所以在有异常的情况下，需要在本方法里给workCount减1。
*/
if (completedAbruptly)
decrementWorkerCount();
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// 累加completedTaskCount,从工作线程集合移除自己。
completedTaskCount += w.completedTasks;
workers.remove(w);
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 由于workCount减1，需要调用tryTerminate方法。
tryTerminate();
int c = ctl.get();
// 只要线程池还没达到STOP状态，任务队列中的任务仍然是需要处理的。
if (runStateLessThan(c, STOP)) {
if (!completedAbruptly) {
/*
* 确定在RUNNING或SHUTDOWN状态下最少需要的工作线程数。
*
* 默认情况下，核心线程不受限制时影响，
* 在这种情况下核心线程数量应当是稳定的。
* 否则允许线程池中无线程。
*/
int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
// 如果任务队列非空，至少需要1个工作线程。
if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
min = 1;
// 无需补偿工作线程。
if (workerCountOf(c) >= min)
return;
}
// 异常退出或者需要补偿一个线程的情况下，加一个空任务工作线程。
addWorker(null, false);
}
}
3.2 提交任务的处理
3.2.1 execute
/**
* execute方法可以说是线程池中最核心的方法，
* 在继承链上层的AbstractExecutorService中将各种接受新任务的方法最终转发给了此方法进行任务处理。
*/
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
/*
* 分类讨论:
* 1. 如果当前线程数<核心线程数，则会开启一个新线程来执行提交的任务。
*
* 2. 尝试向任务队列中添加任务。这时需要再次检查方法开始到当前时刻这段间隙,
* 线程池是否已经关闭了/线程池中没有工作线程了。
* 如果线程池已经关闭了，需要在任务队列中移除先前提交的任务。
* 如果没有工作线程了，则需要添加一个空任务工作线程用于执行提交的任务。
*
* 3. 如果无法向阻塞队列中添加任务，则尝试创建一个新的线程执行任务。
* 如果失败，回调饱和策略处理任务。
*/
int c = ctl.get();
// 线程数 < corePoolSize
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
// 检查线程池是否处于运行状态，并向任务队列中添加任务
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
/*
* 再次检查是否线程池处于运行状态，如果不是则移除任务并回调饱和策略拒绝任务。
* 因为有可能上面if条件读到线程池处于运行状态，而后shutdown/shutdownNow方法被调用，
* 这时候需要把尝试刚才加入任务队列中的任务移除。
*/
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
// 如果workerCount为0，需要添加一个工作线程用于执行提交的任务
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
/*
* 添加一个新的工作线程处理任务。
* 如果失败,则说明线程池已经关闭或者已经饱和了，此时回调饱和策略来拒绝任务。
*/
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
3.2.2 addWorker
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
/*
* 如果线程池状态至少为STOP,返回false，不接受任务。
* 如果线程池状态为SHUTDOWN，并且firstTask不为null或者任务队列为空，同样不接受任务。
*/
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);
/*
* CAPACITY为(1<<29)-1,这是线程池中线程数真正的上界,绝不允许超过。
* 因为ThreadPoolExecutor设计中是用低29位表示工作线程数的。
*
* 否则根据参数中是否以corePoolSize为上界进行判断，如果超过，则新增worker失败。
*/
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
// 成功新增workCount,跳出整个循环往下走。
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
c = ctl.get();
/*
* 重读总控状态,如果运行状态变了，重试整个大循环。
* 否则说明是workCount发生了变化，重试内层循环。
*/
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
}
}
// 运行到此处时，线程池线程数已经成功+1,下面进行实质操作。
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
try {
w = new Worker(firstTask);
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// 由于获取锁之前线程池状态可能发生了变化，这里需要重新读一次状态。
int rs = runStateOf(ctl.get());
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
throw new IllegalThreadStateException();
// 向工作线程集合添加新worker,更新largestPoolSize。
workers.add(w);
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 成功增加worker后，启动该worker线程。
if (workerAdded) {
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
// worker线程如果没有成功启动，回滚worker集合和worker计数器的变化。
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
3.2.3 addWorkerFailed
在新增工作线程失败的情况下，调用addWorkerFailed：
- 从worker集合删除失败的worker。
- workCount减1。
- 调用tryTerminate尝试终止线程池。
private void addWorkerFailed(Worker w) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
if (w != null)
workers.remove(w);
decrementWorkerCount();
tryTerminate();
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
3.3 线程池的关闭(shutdown与shutdownNow)
在介绍线程池关闭shutdown与shutdownNow相关源码实现时，需要先分析两个很重要的方法
-
tryTerminate
线程池的生命周期最终态为TERMINATED，然而TERMINATED状态的演进未必是调用shutdown/shutdownNow能做到，因为TERMINATED状态下，线程池中已经没有工作线程，也没有任务队列。tryTerminate方法里面包含了一个逻辑上的责任链，将线程池状态的演进动作在线程中传播下去。 -
interruptIdleWorkers
Worker类是线程池对工作线程的封装抽象。它主要做的事情就是不断从任务队列中取任务执行，遇到异常退出。如果在工作线程等待任务(阻塞在阻塞队列)时中断该工作线程，则工作线程会重试一次getTask的循环来获取任务，获取不到就会退出runWorker方法的大循环，从而进入processWorkerExit方法收尾。ThreadPoolExecutor中线程中断的主要方法便是interruptIdleWorkers。可以通过参数控制是否最多中断1个线程。
3.3.1 tryTerminate
这是线程池中一个很重要的方法。它是实现线程池状态从SHUTDOWN或者STOP流转到TIDYING->TERMINATED的桥梁方法。
final void tryTerminate() {
for (;;) {
int c = ctl.get();
/*
* 能够进行状态流转的情况是:
* 1. STOP状态
* 2. SHUTDOWN并且任务队列已空。
*/
if (isRunning(c) ||
runStateAtLeast(c, TIDYING) ||
(runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))
return;
/*
* 这时只需要所有工作线程退出即可终止线程池。
* 如果仍然有工作线程，则中断一个空闲的线程。
*
* 一旦空闲线程被终止，则会进入processWorkerExit方法，
* 在processWorkerExit方法中即将退出的工作线程会调用tryTerminate，
* 从而将终止线程池的动作通过这样的机制在线程间传播下去。
*/
if (workerCountOf(c) != 0) {
interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
return;
}
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// 这时workerCount已经为0，任务队列也已为空,状态流转到TIDYING。
if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
try {
// 调用terminated()钩子方法。
terminated();
} finally {
// 将线程池状态拨到TERMINATED。
ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
// 唤醒所有在线程池终止条件上等待的线程。
termination.signalAll();
}
return;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 线程池状态流转CAS失败的话重试循环。
}
}
3.3.2 interruptIdleWorkers
/**
* 参数中的onlyOne表示至多只中断一个工作线程。
* 在tryTerminate方法读取到目前线程池离可以进入终止状态只剩下workCount降为0时，
* 会调用interruptIdeleWorkers(true)。因为有可能此时其他所有线程都阻塞在任务队列上，
* 只要中断任意一个线程，通过processWorkerExit -> tryTerminate ->interruptIdleWorkers，
* 可以使线程中断+退出传播下去。
*/
private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
/*
* 这里加全局锁的一个很重要的目的是使这个方法串行化执行。
* 否则在线程池关闭阶段,退出的线程会通过tryTerminate调用到此方法,
* 并发尝试中断还未中断的线程，引发一场中断风暴。
*/
mainLock.lock();
try {
for (Worker w : workers) {
Thread t = w.thread;
// 工作线程在处理任务阶段是被互斥锁保护的，从而这里不会中断到。
if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
try {
t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {
} finally {
w.unlock();
}
}
// 最多中断一个。
if (onlyOne)
break;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
3.3.3 shutdown
shutdown方法关闭线程池是有序优雅的，线程池进入SHUTDOWN状态后不会接受新任务，但是任务队列中已有的任务会继续处理。
shutdown方法会中断所有未处理任务的空闲线程。
public void shutdown() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
// 状态切换到SHUTDOWN。
advanceRunState(SHUTDOWN);
// 中断所有空闲线程，或者说在任务队列上阻塞的线程。
interruptIdleWorkers();
onShutdown();
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 尝试终止线程池(状态流转至TERMINATED)。
tryTerminate();
}
private void interruptIdleWorkers() {
interruptIdleWorkers(false);
}
3.3.4 shutdownNow
shutdownNow方法关闭线程池相比shutdown就暴力了一点，会中断所有线程，哪怕线程正在执行任务。
线程池进入STOP状态后，不接受新的任务，也不会处理任务队列中已有的任务。
但需要注意的是，即便shutdownNow即便会中断正在执行任务的线程，不代表你的任务一定会挂：如果提交的任务里面的代码没有对线程中断敏感的逻辑的话，线程中断也不会发生什么。
public List<Runnable> shutdownNow() {
List<Runnable> tasks;
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
// 状态切换到STOP
advanceRunState(STOP);
// 与SHUTDOWN不同的是，直接中断所有线程。
interruptWorkers();
// 将任务队列中的任务收集到tasks。
tasks = drainQueue();
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 尝试终止线程池(状态流转至TERMINATED)。
tryTerminate();
return tasks;
}
/**
* 此方法只会被shutdownNow方法调用，用于中断所有工作线程。
*/
private void interruptWorkers() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
for (Worker w : workers)
w.interruptIfStarted();
} finally {
mainLock.unlock();
}
}
void interruptIfStarted() {
Thread t;
/*
* 这里中断已经执行过初次unlock的工作线程(参考runWorker方法逻辑），
* 因为如果还没有走到初次unlcok那一步的工作线程，一定会读到线程池状态至少为STOP从而退出。
*/
if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
try {
t.interrupt();
} catch (SecurityException ignore) {
}
}
}
/**
* 将任务队列中的任务dump出来。
* 这个方法执行完以后，任务队列其实可能还会有残留的任务。
* 比方说：我们的任务队列用LinkedBlockingQueue，事件顺序如下：
* 时刻1: 线程池状态为RUNNGING,线程A执行ThreadPoolExecutor#execute方法的
* if (isRunning(c) && workQueue.offer(command))
* isRunning(c)返回true，此时还未执行offer操作。
* 时刻2： 线程B执行shutdownNow，切换线程池状态到STOP，接下来执行完drainQueue方法。
* 时刻3： 线程A开始执行offer操作，往任务队列中添加了任务。
*
* 对于这种情况，确实drainQueue没有按照doc描述返回所有未执行的任务，
* 但实际上在ThreadPoolExecutor#execute方法中，向任务队列中添加完任务后有个再次检查线程池状态的步骤。
* 此时线程A一定能够读取到线程池状态已经不是RUNNING了，在将任务从队列中移除后会使用饱和策略处理任务。
*/
private List<Runnable> drainQueue() {
BlockingQueue<Runnable> q = workQueue;
ArrayList<Runnable> taskList = new ArrayList<Runnable>();
q.drainTo(taskList);
if (!q.isEmpty()) {
for (Runnable r : q.toArray(new Runnable[0])) {
if (q.remove(r))
taskList.add(r);
}
}
return taskList;
}
3.4 饱和策略
当线程池由于状态或者参数配置等原因无法执行任务时，会通过reject方法调用内置的RejectedExecutionHandler(Java并发编程实战将其译为饱和策略)处理任务。
ThreadPoolExecutor中内置四种饱和策略，并且可以通过setRejectedExecutionHandler来动态调整。
下面简单介绍一下四种饱和策略：
- CallerRunsPolicy
调用线程池提交任务的线程自己运行提交的任务，前提是线程池仍然处于RUNNING状态，否则任务会被静默丢弃。 - AbortPolicy
抛出RejectedExecutionException异常，这是线程池默认的饱和策略。 - DiscardPolicy
静默丢弃任务。 - DiscardOldestPolicy
丢弃任务队列中首部的任务，重新执行任务。
四种默认饱和策略的实现都比较简单，就不对代码作介绍了。
4. 思考与总结
线程池的大致套路读懂并不是很难，包括代码中方法、语句的作用都不难读懂。难点在于读懂整体的设计精华、每一行代码为什么这么写。
下面自问自答一些读源码过程中的思考与总结。
4.1 mainLock的作用
线程池中用于保存工作线程的是一个HashSet,还有一些统计的字段比如largestPoolSize用于统计线程池中出现过的最大线程数，completedTaskCount用于统计完成的任务数。
这些东西的更新与读取都会被mainLock保护。这里很容易有个问题，为什么不用并发容器来保存工作线程？Doug Lea在源码的doc里的描述大意是：用锁可以串行化interruptIdleWorkers方法，避免关闭线程池时大量线程并发中断其他线程。另外在shutdown/shutdownNow时由于需要遍历工作线程集合来检查权限，在检查完权限后会中断工作线程。加上锁也可以保证在检查权限与中断线程过程中，工作线程集合元素不变。
4.2 Worker为什么要实现Mutex锁
Worker类继承AQS实现了一个简单不可重入的互斥锁，在执行用户提交任务的开始时需要获取锁，任务结束时需要释放锁。锁在这里最主要的目的是为了保证被别的线程中断时处于空闲状态，即没有在执行任务。当然如果shutdownNow方法被调用时，所有的线程都会被中断不管是否处于空闲状态。
很自然会想到为什么不能复用ReentrantLock组合在里面呢？实际上这里不能用ReentrantLock，因为不能允许工作线程能够多次获取锁。
我通过翻阅Doug Lea的代码库历史，发现当时有个ThreadPoolExecutor的bug，主要的问题就在于用户提交的任务通过调用ThreadPoolExecutor#setCorePoolSize -> interruptIdleWorkers 会把任务本身对应的工作线程给中断掉，因为工作线程可以通过tryLock方法重入了锁，这是不应该出现的预期外的结果。
Doug Lea的对应修复
把Worker类改成了继承AQS，实现简单的Mutex锁。
4.3 TIDYING状态的意义
ThreadPoolExecutor很早以前是只有四种状态而没有TIDYING的。我个人对此状态存在意义的思考是，TIDYING的加入使得ThreadPoolExecutor的状态跃迁逻辑更为平滑。
Doug Lea在某次提交中加入了这个状态。
TIDYING相当于很早以前的TERMINATED，目前ThreadPoolExecutor中TIDYING和TERMINATED之间的流转在于是否完成了terminated钩子方法的调用。
5. 参考资料
- 《Java并发编程实战》
- 《Java并发编程的艺术》