Java 并发系列（一） ThreadPoolExecutor源码解析及理解

ThreadPoolExecutor

它是线程池最核心的类, 这里对核心的方法做简要的剖析（会持续更新），以加深对线程池运行原理的理解。

1. 核心成员变量及相关方法

    // ctl非常重要，用整型表示，共32位，其中**高3位代表线程池状态，低29位代表工作线程数**；
    // 线程池状态初始化为RUNNING，工作线程数为0
    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));

    // 偏移量29
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;

    // 理论最大线程数（约500万）
    private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;

    // -1左偏移29位（下同），运行中状态，既能接收新提交的任务，又能执行阻塞队列中的任务
    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;

    // 关闭状态，不再接收新提交的任务，但还能继续执行阻塞队列中的任务(调用shutdown()可以进入此状态)
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;

    // 停止状态，不再接收新提交的任务，也不再执行队列中的任务；而且会尝试中断正在执行的工作线程(调用shutdownNow()可以进入此状态)
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;

    // 清理状态，当workCount(工作线程数)为0，且队列也为空时就是此状态
    // SHUTDOWN -> TIDYING 线程数为0，队列也为空时会自动进入改状态
    // STOP -> TIDYING 线程数为0时，就会自动进入该状态
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;

    // 终结状态 可以通过调用awaitTermination方法来来等待线程池彻底终结
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;

    // 获取线程池运行状态；因为CAPACITY为29个1，取反后是29个0，再通过&运算会取出最高的3位
    private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }

    // 获取线程池中线程数；取出最低的29位
    private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }
    
    // 将运行状态与线程数拼接起来，共有恰好有32位（因为rs已经左偏移29位了！）
    private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

2. 核心构造方法 

/*
*   1. 共有7个参数
*   2. 具体实现不再细说，只简单说下各个作用（就是使用流程）
*   corePoolSize: 核心线程数，如果总工作线程数小于核心线程数, 有新任务时则会继续创建新的线程
*   maximumPoolSize: 最大线程数，理论上包含了核心线程数和非核心线程数
*   keepAliveTime: 一般上（allowCoreThreadTimeOut=false)是指非核心线程没有任务执行的存活时间（可以通过getTask()方法去分析）
*   TimeUnit: keepAliveTime的时间单位
*   workQueue: 阻塞队列，其中包含有SynchronousQueue, ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue; 存放核心线程执行不过来时被提交的任务
*   threadFactory: 线程工厂，创建线程的地方
*   handler: 拒绝策略，线程池满时会执行该策略rejectedExecution()方法；自带有4种拒绝策略，默认使用抛异常拒绝策略，另有什么都不做策略，用调用者线程执行任务策略，抛弃最旧任务策略
*
*   注意：1. 核心线程和非核心线程只是个逻辑的概念，某个线程被创建后，一开始可能是核心的，到后来会变成非核心的，身份并不固定。（看具体getTask()时会不会得到null)
*        2. 流程归总：当新任务被提交后，当工作线程数小于核心核心线程数时，会继续创建线程来处理此任务，否则会将其放在阻塞队列中；若阻塞队列已满，则会创建线程来处理此任务；若创建线程失败（不小于了最大线程数），则会执行拒绝策略。
*/
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
                null :
                AccessController.getContext();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

3. 疑问

1. 线程池属于terminated后，是怎么样释放资源的？terminated()方法是空实现?

2. execute()添加到队列后为什么还要recheck?