線程池_03_源碼分析

原創

坎布里奇

2020-07-02 20:34

線程池_03_源碼分析 - 幕布

線程池_03_源碼分析

關鍵變量介紹：
- 線程的狀態
  - 5種
    - RUNNABLE：運行狀態，接受新任務，持續處理任務隊列裏的任務
    - SHUTDOWN：不再接受新任務，但要處理任務隊列裏的任務
    - STOP：不接受新任務，不再處理任務隊列裏的任務，中斷正在進行中的任務
    - TIDYING：表示線程池正在停止運作，中止所有任務，銷燬所有工作線程
    - TERMINATED：表示線程池已停止運作，所有工作線程已被銷燬，所有任務已被清空或執行完畢
  - 狀態裝換
  - 細節
    - 線程的狀態使用ctl表示，默認爲 running
    - private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
    - ctl類型爲AtomicInteger，那用一個基礎如何表示以上五種狀態以及線程池工作線程數量呢？int型變量佔用4字節，共32位，因此採用位表示，可以解決上述問題。5種狀態使用5種數值進行表示，需要佔用3位，餘下的29位就可以用來表示線程數。因此，高三位表示進程狀態，低29位爲線程數量，代碼如下：
      - private staticfinal int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3; // 值爲29
      - private staticfinal int CAPACITY = (1 <<COUNT_BITS) - 1; //高三位全爲0，低29位全爲1，因此線程數量的表示範圍爲 0 ～ 2^29
      - 因爲ctl分位來表示狀態和數量，下面幾個狀態僅看有效位的值
        private staticfinal int RUNNING    = -1 <<COUNT_BITS; // 有效值爲 111
        private staticfinal int SHUTDOWN   = 0 << COUNT_BITS; // 有效值爲 000
        private staticfinal int STOP       = 1 << COUNT_BITS; // 有效值爲 001
        private staticfinal int TIDYING    = 2 << COUNT_BITS; // 有效值爲 010
        private staticfinal int TERMINATED = 3 <<COUNT_BITS; // 有效值爲 011
    - 採用int分位表示線程池狀態和線程數量; 並且提供runStateOf(): 獲取線程池狀態和 workerCountOf(): 獲取工作線程數量兩個方法，均爲二進制操作。
- 工作線程(Worker)
  - 線程池中的工作線程以Worker作爲體現，真正工作的線程爲Worker的成員變量，Worker即是Runnable，又是同步器。Worker從工作隊列中取出任務來執行，並能通過Worker控制任務狀態。
執行任務，源碼分析：
- 1. execute() --提交線程任務;
- 2. addWorker() -- 通過添加核心和非核心線程來執行任務
  - private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
    - int c = this.ctl.get(); // 獲取當前ctl值
    - label253:
    - while(!runStateAtLeast(c, 0) || !runStateAtLeast(c, 536870912) && firstTask == null && !this.workQueue.isEmpty()) {
    - // workerCountOf(c)-獲取線程數 < core ? this.corePoolSize : this.maximumPoolSize 如果爲true,核心線程;否則,非核心線程
      - while(workerCountOf(c) < ((core ? this.corePoolSize : this.maximumPoolSize) & 536870911)) {
      - // CAS操作增加線程數，跳出循環
      - if (this.compareAndIncrementWorkerCount(c)) {
        boolean workerStarted = false;
        boolean workerAdded = false;
        ThreadPoolExecutor.Worker w = null;
        try {
        w = new ThreadPoolExecutor.Worker(firstTask);
        Thread t = w.thread;
        if (t != null) {
        ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
        int c = this.ctl.get();
        if (isRunning(c) || runStateLessThan(c, 536870912) && firstTask == null) {
        if (t.isAlive()) {
        throw new IllegalThreadStateException();
        }
        this.workers.add(w);
        int s = this.workers.size();
        if (s > this.largestPoolSize) {
        this.largestPoolSize = s;
        }
        workerAdded = true;
        }
        } finally {
        mainLock.unlock();
        }
        if (workerAdded) {
        t.start();
        workerStarted = true;
        }
        }
        } finally {
        if (!workerStarted) {
        this.addWorkerFailed(w);
        }
        }
        return workerStarted;
        }
        c = this.ctl.get();
        // 上面的CAS操作沒成功，檢查線程池狀態與開始是否一致；如果一致，繼續執行此for循環，否則重新執行retry代碼塊；自旋以期CAS成功，後續才能添加線程
        if (runStateAtLeast(c, 0)) {
        continue label253;
        }
      - }
      - return false;
    - }
      - return false;
    - }
  - addWorkerFailed(w)
    - 首先是將Worker移除，然後通過CAS操作更新ctl，最後調用tryTerminate()操作嘗試中止線程池。
- 4. runWorker()
  - 線程首個任務爲firstTask，之後通過getTask()就從阻塞隊列裏任務。線程池提供了beforeExecute()和afterExecute()通知子類任務執行前後的回調，讓子類有時機能執行自己的事情。如果線程池已沒有任務了，工作線程達到了可退出的狀態，則將線程退出。
  - 線程池執行的任務的線程，也就是Workder裏的Thread。因此在addWorker()中執行new ThreadPoolExecutor.Worker(firstTask)後;執行的是Worker.run()，run()則調用了ThreadPoolExecutor.runWorker()
- 5. getTask()
  - 線程池裏的線程從阻塞隊列裏拿任務，如果存在非核心線程，假設阻塞隊列裏沒有任務，那麼非核心線程也要在等到keepAliveTime時間後纔會釋放。
  - 如果當前僅有核心線程存在，如果允許釋放核心線程的話，也就和非核線程的處理方式一樣，反之，則通過take()一直阻塞直到拿到任務，這也就是線程池裏的核心線程爲什麼不死的原因。
- 6. processWorkerExit()
  - 在線程沒有拿到任務後，退出線程
  - 釋放工作線程也並沒有區分核心與非核心，也是隨機進行的。所謂隨機，就是在前面所說的區間範圍內，根據釋放策略，哪個線程先達到獲取不到任務的狀態，就釋放哪個線程。
  - tryTerminate()
    - 發現可以中止線程池時，中止，並調用terminated()進行通知。如果線程池處於RUNNABLE狀態，什麼也不做，否則嘗試中斷一個線程。中斷線程通過interruptIdleWorker()完成。