ThreadPoolExecutor 线程池浅析

作为Executor框架中最核心的类，ThreadPoolExecutor代表着鼎鼎大名的线程池，它给了我们足够的理由来弄清楚它。

下面我们就通过源码来一步一步弄清楚它。

内部状态

线程有五种状态：新建，就绪，运行，阻塞，死亡，线程池同样有五种状态：Running, SHUTDOWN, STOP, TIDYING, TERMINATED。

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;
// runState is stored in the high-order bits
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;
private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS;
private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS;
private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS;
private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS;
// Packing and unpacking ctl
private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }
private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

变量ctl定义为AtomicInteger ，其功能非常强大，记录了“线程池中的任务数量”和“线程池的状态”两个信息。共32位，其中高3位表示"线程池状态"，低29位表示"线程池中的任务数量"。

RUNNING -- 对应的高3位值是111。
SHUTDOWN -- 对应的高3位值是000。
STOP -- 对应的高3位值是001。
TIDYING -- 对应的高3位值是010。
TERMINATED -- 对应的高3位值是011。

RUNNING：处于RUNNING状态的线程池能够接受新任务，以及对新添加的任务进行处理。

SHUTDOWN：处于SHUTDOWN状态的线程池不可以接受新任务，但是可以对已添加的任务进行处理。

STOP：处于STOP状态的线程池不接收新任务，不处理已添加的任务，并且会中断正在处理的任务。

TIDYING：当所有的任务已终止，ctl记录的"任务数量"为0，线程池会变为TIDYING状态。当线程池变为TIDYING状态时，会执行钩子函数terminated()。terminated()在ThreadPoolExecutor类中是空的，若用户想在线程池变为TIDYING时，进行相应的处理；可以通过重载terminated()函数来实现。

TERMINATED：线程池彻底终止的状态。

各个状态的转换如下：

创建线程池

我们可以通过ThreadPoolExecutor构造函数来创建一个线程池：

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.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}

共有七个参数，每个参数含义如下：

corePoolSize

线程池中核心线程的数量。当提交一个任务时，线程池会新建一个线程来执行任务，直到当前线程数等于corePoolSize。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads()方法，线程池会提前创建并启动所有基本线程。

maximumPoolSize

线程池中允许的最大线程数。线程池的阻塞队列满了之后，如果还有任务提交，如果当前的线程数小于maximumPoolSize，则会新建线程来执行任务。注意，如果使用的是无界队列，该参数也就没有什么效果了。

keepAliveTime

线程空闲的时间。线程的创建和销毁是需要代价的。线程执行完任务后不会立即销毁，而是继续存活一段时间：keepAliveTime。默认情况下，该参数只有在线程数大于corePoolSize时才会生效。

unit

keepAliveTime的单位。TimeUnit

workQueue

用来保存等待执行的任务的阻塞队列，等待的任务必须实现Runnable接口。我们可以选择如下几种：

  • ArrayBlockingQueue：基于数组结构的有界阻塞队列，FIFO。【死磕Java并发】----J.U.C之阻塞队列：ArrayBlockingQueue

  • LinkedBlockingQueue：基于链表结构的有界阻塞队列，FIFO。

  • SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，每个插入操作都必须等待一个移出操作，反之亦然。【死磕Java并发】----J.U.C之阻塞队列：SynchronousQueue

  • PriorityBlockingQueue：具有优先界别的阻塞队列。【死磕Java并发】----J.U.C之阻塞队列：PriorityBlockingQueue

threadFactory

用于设置创建线程的工厂。该对象可以通过Executors.defaultThreadFactory()，如下：

public static ThreadFactory defaultThreadFactory() {
    return new DefaultThreadFactory();
}

返回的是DefaultThreadFactory对象，源码如下：

static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {

    private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
    
    private final ThreadGroup group;
    private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
    private final String namePrefix;
    
    DefaultThreadFactory() {
        SecurityManager s = System.getSecurityManager();
        group = (s != null) ? s.getThreadGroup() : Thread.currentThread().getThreadGroup();
        namePrefix = "pool-" +  poolNumber.getAndIncrement() +  "-thread-";
    }
    
    public Thread newThread(Runnable r) {
        Thread t = new Thread(group, r,namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),0);
        if (t.isDaemon())
            t.setDaemon(false);
        if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
            t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
        return t;
    }
    
}

ThreadFactory的左右就是提供创建线程的功能的线程工厂。他是通过newThread()方法提供创建线程的功能，newThread()方法创建的线程都是“非守护线程”而且“线程优先级都是Thread.NORM_PRIORITY”。

handler

RejectedExecutionHandler，线程池的拒绝策略。所谓拒绝策略，是指将任务添加到线程池中时，线程池拒绝该任务所采取的相应策略。当向线程池中提交任务时，如果此时线程池中的线程已经饱和了，而且阻塞队列也已经满了，则线程池会选择一种拒绝策略来处理该任务。

线程池提供了四种拒绝策略：

  1. AbortPolicy：直接抛出异常，默认策略；

  2. CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来执行任务；

  3. DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中靠最前的任务，并执行当前任务；

  4. DiscardPolicy：直接丢弃任务；

当然我们也可以实现自己的拒绝策略，例如记录日志等等，实现RejectedExecutionHandler接口即可。

线程池

Executor框架提供了三种线程池，他们都可以通过工具类Executors来创建。

FixedThreadPool

FixedThreadPool，可重用固定线程数的线程池，其定义如下：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, 
        TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

corePoolSize 和 maximumPoolSize都设置为创建FixedThreadPool时指定的参数nThreads，意味着当线程池满时且阻塞队列也已经满时，如果继续提交任务，则会直接走拒绝策略，该线程池不会再新建线程来执行任务，而是直接走拒绝策略。FixedThreadPool使用的是默认的拒绝策略，即AbortPolicy，则直接抛出异常。

keepAliveTime设置为0L，表示空闲的线程会立刻终止。

workQueue则是使用LinkedBlockingQueue，但是没有设置范围，那么则是最大值（Integer.MAX_VALUE），这基本就相当于一个无界队列了。使用该“无界队列”则会带来哪些影响呢？当线程池中的线程数量等于corePoolSize 时，如果继续提交任务，该任务会被添加到阻塞队列workQueue中，当阻塞队列也满了之后，则线程池会新建线程执行任务直到maximumPoolSize。由于FixedThreadPool使用的是“无界队列”LinkedBlockingQueue，那么maximumPoolSize参数无效，同时指定的拒绝策略AbortPolicy也将无效。而且该线程池也不会拒绝提交的任务，如果客户端提交任务的速度快于任务的执行，那么keepAliveTime也是一个无效参数。

其运行图如下（参考《Java并发编程的艺术》）：

SingleThreadExecutor

SingleThreadExecutor是使用单个worker线程的Executor，定义如下：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, 
        TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

作为单一worker线程的线程池，SingleThreadExecutor把corePool和maximumPoolSize均被设置为1，和FixedThreadPool一样使用的是无界队列LinkedBlockingQueue,所以带来的影响和FixedThreadPool一样。

CachedThreadPool

CachedThreadPool是一个会根据需要创建新线程的线程池 ，他定义如下：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,60L, 
        TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>());
}

CachedThreadPool的corePool为0，maximumPoolSize为Integer.MAXVALUE，这就意味着所有的任务一提交就会加入到阻塞队列中。keepAliveTime这是为60L，unit设置为TimeUnit.SECONDS，意味着空闲线程等待新任务的最长时间为60秒，空闲线程超过60秒后将会被终止。阻塞队列采用的SynchronousQueue，而我们在【死磕Java并发】----J.U.C之阻塞队列：SynchronousQueue中了解到SynchronousQueue是一个没有元素的阻塞队列，加上corePool = 0 ，maximumPoolSize = Integer.MAXVALUE，这样就会存在一个问题，如果主线程提交任务的速度远远大于CachedThreadPool的处理速度，则CachedThreadPool会不断地创建新线程来执行任务，这样有可能会导致系统耗尽CPU和内存资源，所以在使用该线程池是，一定要注意控制并发的任务数，否则创建大量的线程可能导致严重的性能问题。

任务提交

线程池根据业务不同的需求提供了两种方式提交任务：Executor.execute()、ExecutorService.submit()。其中ExecutorService.submit()可以获取该任务执行的Future。 我们以Executor.execute()为例，来看看线程池的任务提交经历了那些过程。

定义：

public interface Executor {
    void execute(Runnable command);
}

ThreadPoolExecutor提供实现：

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    int c = ctl.get();
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true))
            return;
        c = ctl.get();
    }
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
    } else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}

执行流程如下：

  1. 如果线程池当前线程数小于corePoolSize，则调用addWorker创建新线程执行任务，成功返回true，失败执行步骤2。

  2. 如果线程池处于RUNNING状态，则尝试加入阻塞队列，如果加入阻塞队列成功，则尝试进行Double Check，如果加入失败，则执行步骤3。

  3. 如果线程池不是RUNNING状态或者加入阻塞队列失败，则尝试创建新线程直到maxPoolSize，如果失败，则调用reject()方法运行相应的拒绝策略。

在步骤2中如果加入阻塞队列成功了，则会进行一个Double Check的过程。Double Check过程的主要目的是判断加入到阻塞队里中的线程是否可以被执行。如果线程池不是RUNNING状态，则调用remove()方法从阻塞队列中删除该任务，然后调用reject()方法处理任务。否则需要确保还有线程执行。

addWorker 当线程中的当前线程数小于corePoolSize，则调用addWorker()创建新线程执行任务，当前线程数则是根据ctl变量来获取的，调用workerCountOf(ctl)获取低29位即可：

private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }

addWorker(Runnable firstTask, boolean core)方法用于创建线程执行任务，源码如下：

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
    retry:
    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        // 获取当前线程状态
        int rs = runStateOf(c);
        if (rs >= SHUTDOWN && ! (rs == SHUTDOWN && firstTask == null && ! workQueue.isEmpty()))
            return false;
        // 内层循环，worker + 1
        for (;;) {
            // 线程数量
            int wc = workerCountOf(c);
            // 如果当前线程数大于线程最大上限CAPACITY return false
            // 若core == true，则与corePoolSize 比较，否则与maximumPoolSize ，大于
            if (wc >= CAPACITY || wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                return false;
            // worker + 1,成功跳出retry循环
            if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                break retry;
            // CAS add worker 失败，再次读取ctl
            c = ctl.get();
            // 如果状态不等于之前获取的state，跳出内层循环，继续去外层循环判断
            if (runStateOf(c) != rs)
                continue retry;
        }
    }
    boolean workerStarted = false;
    boolean workerAdded = false;
    Worker w = null;
    try {
        // 新建线程：Worker
        w = new Worker(firstTask);
        // 当前线程
        final Thread t = w.thread;
        if (t != null) {
            // 获取主锁：mainLock
            final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
            mainLock.lock();
            try {
                // 线程状态
                int rs = runStateOf(ctl.get());// rs < SHUTDOWN ==> 线程处于RUNNING状态
                // 或者线程处于SHUTDOWN状态，且firstTask == null（可能是workQueue中仍
                if (rs < SHUTDOWN ||
                (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                    // 当前线程已经启动，抛出异常
                    if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                        throw new IllegalThreadStateException();
                    // workers是一个HashSet<Worker>
                    workers.add(w);
                    // 设置最大的池大小largestPoolSize，workerAdded设置为true
                    int s = workers.size();
                    if (s > largestPoolSize)
                        largestPoolSize = s;
                    workerAdded = true;
                }
            } finally {
                // 释放锁
                mainLock.unlock();
            }
            // 启动线程
            if (workerAdded) {
                t.start();
                workerStarted = true;
            }
        }
    } finally {
        // 线程启动失败
        if (! workerStarted)
            addWorkerFailed(w);
    }
    return workerStarted;
}
  1. 判断当前线程是否可以添加任务，如果可以则进行下一步，否则return false；
  2. rs >= SHUTDOWN ，表示当前线程处于SHUTDOWN ，STOP、TIDYING、TERMINATED状态
  3. rs == SHUTDOWN , firstTask != null时不允许添加线程，因为线程处于SHUTDOWN 状态，不允许添加任务
  4. rs == SHUTDOWN , firstTask == null，但workQueue.isEmpty() == true，不允许添加线程，因为firstTask == null是为了添加一个没有任务的线程然后再从workQueue中获取任务的，如果workQueue == null，则说明添加的任务没有任何意义。
  5. 内嵌循环，通过CAS worker + 1
  6. 获取主锁mailLock，如果线程池处于RUNNING状态获取处于SHUTDOWN状态且 firstTask == null，则将任务添加到workers Queue中，然后释放主锁mainLock，然后启动线程，然后return true，如果中途失败导致workerStarted= false，则调用addWorkerFailed()方法进行处理。

在这里需要好好理论addWorker中的参数，在execute()方法中，有三处调用了该方法：

  • 第一次： workerCountOf(c)<corePoolSize==>addWorker(command,true)，这个很好理解，当然线程池的线程数量小于 corePoolSize ，则新建线程执行任务即可，在执行过程core == true，内部与corePoolSize比较即可。

  • 第二次：加入阻塞队列进行Double Check时， elseif(workerCountOf(recheck)==0)==>addWorker(null,false)。如果线程池中的线程==0，按照道理应该该任务应该新建线程执行任务，但是由于已经该任务已经添加到了阻塞队列，那么就在线程池中新建一个空线程，然后从阻塞队列中取线程即可。

  • 第三次：线程池不是RUNNING状态或者加入阻塞队列失败： elseif(!addWorker(command,false))，这里core == fase，则意味着是与maximumPoolSize比较。

在新建线程执行任务时，将讲Runnable包装成一个Worker，Woker为ThreadPoolExecutor的内部类

Woker内部类

Woker的源码如下：

private final class Worker extends AbstractQueuedSynchronizer
    implements Runnable {
        
    private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;
    // task 的thread
    final Thread thread;
    // 运行的任务task
    Runnable firstTask;
    volatile long completedTasks;
    Worker(Runnable firstTask) {
        //设置AQS的同步状态private volatile int state，是一个计数器，大于0代表锁已经被
        setState(-1);
        this.firstTask = firstTask;
        // 利用ThreadFactory和 Worker这个Runnable创建的线程对象
        this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
    }
    // 任务执行
    public void run() {
        runWorker(this);
    }
}

从Worker的源码中我们可以看到Woker继承AQS，实现Runnable接口，所以可以认为Worker既是一个可以执行的任务，也可以达到获取锁释放锁的效果。这里继承AQS主要是为了方便线程的中断处理。这里注意两个地方：构造函数、run()。构造函数主要是做三件事：1.设置同步状态state为-1，同步状态大于0表示就已经获取了锁，2.设置将当前任务task设置为firstTask，3.利用Worker本身对象this和ThreadFactory创建线程对象。

当线程thread启动（调用start()方法）时，其实就是执行Worker的run()方法，内部调用runWorker()。

runWorker

final void runWorker(Worker w) {
    // 当前线程
    Thread wt = Thread.currentThread();
    // 要执行的任务
    Runnable task = w.firstTask;
    w.firstTask = null;
    // 释放锁，运行中断
    w.unlock(); // allow interrupts
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            // worker 获取锁
            w.lock();
            // 确保只有当线程是stoping时，才会被设置为中断，否则清楚中断标示
            // 如果线程池状态 >= STOP ,且当前线程没有设置中断状态，则wt.interrupt()
            // 如果线程池状态 < STOP，但是线程已经中断了，再次判断线程池是否 >= STOP，如果是 wt.interrupt()
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
            (Thread.interrupted() &&
            runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
            !wt.isInterrupted())
            wt.interrupt();
            try {
                // 自定义方法
                beforeExecute(wt, task);
                Throwable thrown = null;
                try {
                    // 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 {
                    afterExecute(task, thrown);
                }
            } finally {
                task = null;
                // 完成任务数 + 1
                w.completedTasks++;
                // 释放锁
                w.unlock();
            }
        }
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

运行流程

  1. 根据worker获取要执行的任务task，然后调用unlock()方法释放锁，这里释放锁的主要目的在于中断，因为在new Worker时，设置的state为-1，调用unlock()方法可以将state设置为0，这里主要原因就在于interruptWorkers()方法只有在state >= 0时才会执行；

  2. 通过getTask()获取执行的任务，调用task.run()执行，当然在执行之前会调用worker.lock()上锁，执行之后调用worker.unlock()放锁；

  3. 在任务执行前后，可以根据业务场景自定义beforeExecute() 和 afterExecute()方法，则两个方法在ThreadPoolExecutor中是空实现；

  4. 如果线程执行完成，则会调用getTask()方法从阻塞队列中获取新任务，如果阻塞队列为空，则根据是否超时来判断是否需要阻塞；

  5. task == null或者抛出异常（beforeExecute()、task.run()、afterExecute()均有可能）导致worker线程终止，则调用processWorkerExit()方法处理worker退出流程。

getTask()

private Runnable getTask() {
    boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
    for (;;) {
        // 线程池状态
        int c = ctl.get();
        int rs = runStateOf(c);
        // 线程池中状态 >= STOP 或者 线程池状态 == SHUTDOWN且阻塞队列为空，则worker - 1，return null
        if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
            decrementWorkerCount();
            return null;
        }
        int wc = workerCountOf(c);
        // 判断是否需要超时控制
        boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
        if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut)) && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
            if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                return null;
            continue;
        }
        try {
            // 从阻塞队列中获取task
            // 如果需要超时控制，则调用poll()，否则调用take()
            Runnable r = timed ?
            workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
            workQueue.take();
            if (r != null)
                return r;
            timedOut = true;
        } catch (InterruptedException retry) {
            timedOut = false;
        }
    }
}

timed == true，调用poll()方法，如果在keepAliveTime时间内还没有获取task的话，则返回null，继续循环。timed == false，则调用take()方法，该方法为一个阻塞方法，没有任务时会一直阻塞挂起，直到有任务加入时对该线程唤醒，返回任务。

在runWorker()方法中，无论最终结果如何，都会执行processWorkerExit()方法对worker进行退出处理。

processWorkerExit()

private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
    // true：用户线程运行异常,需要扣减
    // false：getTask方法中扣减线程数量
    if (completedAbruptly)
        decrementWorkerCount();
    // 获取主锁
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        completedTaskCount += w.completedTasks;
        // 从HashSet中移出worker
        workers.remove(w);
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    // 有worker线程移除，可能是最后一个线程退出需要尝试终止线程池
    tryTerminate();
    int c = ctl.get();
    // 如果线程为running或shutdown状态，即tryTerminate()没有成功终止线程池，则判断是否有必要一个worker
    if (runStateLessThan(c, STOP)) {
        // 正常退出，计算min：需要维护的最小线程数量
        if (!completedAbruptly) {
            // allowCoreThreadTimeOut 默认false：是否需要维持核心线程的数量
            int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
            // 如果min ==0 或者workerQueue为空，min = 1
            if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
                min = 1;
            // 如果线程数量大于最少数量min，直接返回，不需要新增线程
            if (workerCountOf(c) >= min)
                return; // replacement not needed
        }
        // 添加一个没有firstTask的worker
        addWorker(null, false);
    }
}

首先completedAbruptly的值来判断是否需要对线程数-1处理，如果completedAbruptly == true，说明在任务运行过程中出现了异常，那么需要进行减1处理，否则不需要，因为减1处理在getTask()方法中处理了。然后从HashSet中移出该worker，过程需要获取mainlock。然后调用tryTerminate()方法处理，该方法是对最后一个线程退出做终止线程池动作。如果线程池没有终止，那么线程池需要保持一定数量的线程，则通过addWorker(null,false)新增一个空的线程。

addWorkerFailed()

在addWorker()方法中，如果线程t==null，或者在add过程出现异常，会导致workerStarted == false，那么在最后会调用addWorkerFailed()方法：

private void addWorkerFailed(Worker w) {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 从HashSet中移除该worker
        if (w != null)
            workers.remove(w);
        // 线程数 - 1
        decrementWorkerCount();
        // 尝试终止线程
        tryTerminate();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

整个逻辑显得比较简单。

tryTerminate()

当线程池涉及到要移除worker时候都会调用tryTerminate()，该方法主要用于判断线程池中的线程是否已经全部移除了，如果是的话则关闭线程池。

final void tryTerminate() {
    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        // 线程池处于Running状态
        // 线程池已经终止了
        // 线程池处于ShutDown状态，但是阻塞队列不为空
        if (isRunning(c) || runStateAtLeast(c, TIDYING) || (runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))
            return;
        // 执行到这里，就意味着线程池要么处于STOP状态，要么处于SHUTDOWN且阻塞队列为空
        // 这时如果线程池中还存在线程，则会尝试中断线程
        if (workerCountOf(c) != 0) {
            // /线程池还有线程，但是队列没有任务了，需要中断唤醒等待任务的线程
            // （runwoker的时候首先就通过w.unlock设置线程可中断，getTask最后面的catch处理中断）
            interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
            return;
        }
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            // 尝试终止线程池
            if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
                try {
                    terminated();
                } finally {
                    // 线程池状态转为TERMINATED
                    ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
                    termination.signalAll();
                }
                return;
            }
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
    }
}

在关闭线程池的过程中，如果线程池处于STOP状态或者处于SHUDOWN状态且阻塞队列为null，则线程池会调用interruptIdleWorkers()方法中断所有线程，注意ONLY_ONE== true，表示仅中断一个线程。

interruptIdleWorkers

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();
    }
}

onlyOne==true仅终止一个线程，否则终止所有线程。

线程终止

线程池ThreadPoolExecutor提供了shutdown()和shutDownNow()用于关闭线程池。

shutdown()：按过去执行已提交任务的顺序发起一个有序的关闭，但是不接受新任务。

shutdownNow() :尝试停止所有的活动执行任务、暂停等待任务的处理，并返回等待执行的任务列表。

shutdown

public void shutdown() {       
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try
    {
        checkShutdownAccess();
        // 推进线程状态
        advanceRunState(SHUTDOWN);
        // 中断空闲的线程
        interruptIdleWorkers();
        // 交给子类实现
        onShutdown();
    } 
    finally{
        mainLock.unlock();
    }
    tryTerminate();
}

shutdownNow

public List<Runnable> shutdownNow() {
    List<Runnable> tasks;
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        checkShutdownAccess();
        advanceRunState(STOP);
        // 中断所有线程
        interruptWorkers();
        // 返回等待执行的任务列表
        tasks = drainQueue();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    tryTerminate();
    return tasks;
}

与shutdown不同，shutdownNow会调用interruptWorkers()方法中断所有线程。

private void interruptWorkers() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        for (Worker w : workers)
            w.interruptIfStarted();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

同时会调用drainQueue()方法返回等待执行到任务列表。

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;
}

（全文完）

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来源  chenssy 泥瓦匠BYSocket 

作者@陈明

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