【線程池】線程池的重要屬性與狀態切換

線程池狀態和工作線程數–ctl

ctl屬性的設計原理

ctl屬性是一個Integer原子變量，用於記錄線程狀態和線程池中線程數量。Integer變量的高3位記錄線程狀態，剩餘位記錄線程池線程個數。

// ctl屬性：默認爲RUNNING
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3; // 29位
// 00011111 11111111 11111111 11111111
private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;

// runState--高3位
private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS; // 11100000 00000000 00000000 00000000
private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS; // 00000000 00000000 00000000 00000000
private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS; // 00100000 00000000 00000000 00000000
private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS; // 01000000 00000000 00000000 00000000
private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS; // 01100000 00000000 00000000 00000000

// Packing and unpacking ctl
private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; } // 池狀態
private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; } // 工作線程數
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; } // 當前ctl值

線程池的5個狀態與狀態切換

ctl屬性的高3位，提供了線程池的運行狀態，包含線程池主要生命週期。

• RUNNING：接受新任務，並且可以處理阻塞隊列中的任務。
• SHUTDOWN：拒絕新任務，但可以處理隊列中的任務。
• STOP：拒絕新任務，拋棄隊列中的任務，中斷正在處理的任務。
• TIDYING：所有任務都已終止，工作線程數爲0，此時切換爲TIDYING狀態，將要調用terminated()鉤子方法（默認不做任何事情）。
• TERMINATED：terminated()調用完成後的狀態。

5種狀態是數字有序的，可以直接進行數值比較。例如，isRunning()方法。

線程池狀態的切換

其他屬性

// 線程池完成任務計數器。在woker線程退出時統計，統計過程加mainLock鎖
private long completedTaskCount;

// woker線程保持存活的最小數量
// 如果allowCoreThreadTimeOut值爲true，則最小存活線程數是0
private volatile int corePoolSize;

// 最大線程數
private volatile int maximumPoolSize;

// 空閒線程等待任務的超時時間
// 大於coreThreadSize的線程和allowCoreThreadTimeOut值爲true的核心線程會用到超時。其他會永久阻塞等待
private volatile long keepAliveTime;

// 核心線程是否可以超時
// 默認是false，即核心線程即使空閒仍然保持存活；如果值爲true，核心線程使用keepAliveTime去超時等待獲取隊列任務。
private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;

// 線程池飽和，或者執行過程中shutdown，調用拒絕策略。參見execute方法。
private volatile RejectedExecutionHandler handler;

// 生產新線程的工廠，默認是DefaultThreadFactory（參見addWorker和Worker構造器）
private volatile ThreadFactory threadFactory;

// 任務隊列
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;

// 最大可以獲取的線程數。更新過程加鎖。 告訴外部此時線程池能獲取的最大線程數
private int largestPoolSize;

// 默認的拒絕策略是AbortPolicy，拒絕任務拋異常
private static final RejectedExecutionHandler defaultHandler = new AbortPolicy();

// 全局鎖
private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();

// mainLock的等待狀態
private final Condition termination = mainLock.newCondition();

// 線程池woker線程的集合。對wokers的操作需要持有mainLock鎖
private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();