摘要：本文，我们就来从源码角度深度解析线程池是如何优雅的退出程序的。
本文分享自华为云社区《【高并发】从源码角度深度解析线程池是如何实现优雅退出的》，作者：冰 河 。
本文，我们就来从源码角度深度解析线程池是如何优雅的退出程序的。首先，我们来看下ThreadPoolExecutor类中的shutdown()方法。
shutdown()方法
当使用线程池的时候，调用了shutdown()方法后，线程池就不会再接受新的执行任务了。但是在调用shutdown()方法之前放入任务队列中的任务还是要执行的。此方法是非阻塞方法，调用后会立即返回，并不会等待任务队列中的任务全部执行完毕后再返回。我们看下shutdown()方法的源代码，如下所示。
public void shutdown() { //获取线程池的全局锁 final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; mainLock.lock(); try { //检查是否有关闭线程池的权限 checkShutdownAccess(); //将当前线程池的状态设置为SHUTDOWN advanceRunState(SHUTDOWN); //中断Worker线程 interruptIdleWorkers(); //为ScheduledThreadPoolExecutor调用钩子函数 onShutdown(); // hook for } finally { //释放线程池的全局锁 mainLock.unlock(); } //尝试将状态变为TERMINATED tryTerminate(); }
总体来说，shutdown()方法的代码比较简单，首先检查了是否有权限来关闭线程池，如果有权限，则再次检测是否有中断工作线程的权限，如果没有权限，则会抛出SecurityException异常，代码如下所示。
//检查是否有关闭线程池的权限 checkShutdownAccess(); //将当前线程池的状态设置为SHUTDOWN advanceRunState(SHUTDOWN); //中断Worker线程 interruptIdleWorkers();
其中，checkShutdownAccess()方法的实现代码如下所示。
private void checkShutdownAccess() { SecurityManager security = System.getSecurityManager(); if (security != null) { security.checkPermission(shutdownPerm); final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; mainLock.lock(); try { for (Worker w : workers) security.checkAccess(w.thread); } finally { mainLock.unlock(); } } }
对于checkShutdownAccess()方法的代码理解起来比较简单，就是检测是否具有关闭线程池的权限，期间使用了线程池的全局锁。
接下来，我们看advanceRunState(int)方法的源代码，如下所示。
private void advanceRunState(int targetState) { for (;;) { int c = ctl.get(); if (runStateAtLeast(c, targetState) || ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c)))) break; } }
advanceRunState(int)方法的整体逻辑就是：判断当前线程池的状态是否为指定的状态，在shutdown()方法中传递的状态是SHUTDOWN，如果是SHUTDOWN，则直接返回；如果不是SHUTDOWN，则将当前线程池的状态设置为SHUTDOWN。
接下来，我们看看showdown()方法调用的interruptIdleWorkers()方法，如下所示。
private void interruptIdleWorkers() { interruptIdleWorkers(false); }
可以看到，interruptIdleWorkers()方法调用的是interruptIdleWorkers(boolean)方法，继续看interruptIdleWorkers(boolean)方法的源代码，如下所示。
private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) { final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; mainLock.lock(); try { for (Worker w : workers) { Thread t = w.thread; if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) { try { t.interrupt(); } catch (SecurityException ignore) { } finally { w.unlock(); } } if (onlyOne) break; } } finally { mainLock.unlock(); } }
上述代码的总体逻辑为：获取线程池的全局锁，循环所有的工作线程，检测线程是否被中断，如果没有被中断，并且Worker线程获得了锁，则执行线程的中断方法，并释放线程获取到的锁。此时如果onlyOne参数为true，则退出循环。否则，循环所有的工作线程，执行相同的操作。最终，释放线程池的全局锁。
接下来，我们看下shutdownNow()方法。
shutdownNow()方法
如果调用了线程池的shutdownNow()方法，则线程池不会再接受新的执行任务，也会将任务队列中存在的任务丢弃，正在执行的Worker线程也会被立即中断，同时，方法会立刻返回，此方法存在一个返回值，也就是当前任务队列中被丢弃的任务列表。
shutdownNow()方法的源代码如下所示。
public List<Runnable> shutdownNow() { List<Runnable> tasks; final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; mainLock.lock(); try { //检查是否有关闭权限 checkShutdownAccess(); //设置线程池的状态为STOP advanceRunState(STOP); //中断所有的Worker线程 interruptWorkers(); //将任务队列中的任务移动到tasks集合中 tasks = drainQueue(); } finally { mainLock.unlock(); } /尝试将状态变为TERMINATED tryTerminate(); //返回tasks集合 return tasks; }
shutdownNow()方法的源代码的总体逻辑与shutdown()方法基本相同，只是shutdownNow()方法将线程池的状态设置为STOP，中断所有的Worker线程，并且将任务队列中的所有任务移动到tasks集合中并返回。
可以看到，shutdownNow()方法中断所有的线程时，调用了interruptWorkers()方法，接下来，我们就看下interruptWorkers()方法的源代码，如下所示。
private void interruptWorkers() { final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; mainLock.lock(); try { for (Worker w : workers) w.interruptIfStarted(); } finally { mainLock.unlock(); } }
interruptWorkers()方法的逻辑比较简单，就是获得线程池的全局锁，循环所有的工作线程，依次中断线程，最后释放线程池的全局锁。
在interruptWorkers()方法的内部，实际上调用的是Worker类的interruptIfStarted()方法来中断线程，我们看下Worker类的interruptIfStarted()方法的源代码，如下所示。
void interruptIfStarted() { Thread t; if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) { try { t.interrupt(); } catch (SecurityException ignore) { } } }
发现其本质上调用的还是Thread类的interrupt()方法来中断线程。
awaitTermination(long, TimeUnit)方法
当线程池调用了awaitTermination(long, TimeUnit)方法后，会阻塞调用者所在的线程，直到线程池的状态修改为TERMINATED才返回，或者达到了超时时间返回。接下来，我们看下awaitTermination(long, TimeUnit)方法的源代码，如下所示。
public boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { //获取距离超时时间剩余的时长 long nanos = unit.toNanos(timeout); //获取Worker线程的的全局锁 final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; //加锁 mainLock.lock(); try { for (;;) { //当前线程池状态为TERMINATED状态，会返回true if (runStateAtLeast(ctl.get(), TERMINATED)) return true; //达到超时时间，已超时，则返回false if (nanos <= 0) return false; //重置距离超时时间的剩余时长 nanos = termination.awaitNanos(nanos); } } finally { //释放锁 mainLock.unlock(); } }
上述代码的总体逻辑为：首先获取Worker线程的独占锁，后在循环判断当前线程池是否已经是TERMINATED状态，如果是则直接返回true，否则检测是否已经超时，如果已经超时，则返回false。
如果未超时，则重置距离超时时间的剩余时长。接下来，进入下一轮循环，再次检测当前线程池是否已经是TERMINATED状态，如果是则直接返回true，否则检测是否已经超时，如果已经超时，则返回false。
如果未超时，则重置距离超时时间的剩余时长。以此循环，直到线程池的状态变为TERMINATED或者已经超时。