线程池源码解析—excute()方法

execute()

• execute 方法是线程池的核心方法，所有的方法，包括包装的 FutureTask，都是调用这个方法。

大致流程

这里只是总结了一遍大致的流程，一些细节问题见下面的流程图或者参考源码。

• 当提交任务时，首先判断当前线程池内的线程数是否达到了核心线程，没有达到核心线程数就开线程去执行任务，如果达到了核心线程数，就尝试将任务加入阻塞队列中。
• 如果说队列也满了，就尝试继续开线程执行任务，如果此时线程池中的存活线程已经等于了 maximumPoolSize，那么直接走拒绝策略。没有到达最大线程，则开启线程执行任务。

流程图

源码解析

   /** command可以是普通的Runnable实现类，也可以是FutureTask(本质也是一个Runnable)*/   public void execute(Runnable command) {// command不能为nullif (command == null)throw new NullPointerException(); /* * 获取内部的ctl的值赋值给c* 高3位表示线程池状态，低29位表示当前线程池的线程数量*/int c = ctl.get();/** workerCountOf(c)就是获取ctl的低29位，即当前线程池中存活的线程数量* 条件成立：表示当前线程数量小于核心线程数量，此次提交任务，直接创建一个新的worker(线程)，对应线程池中多了一个新的线程*/if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {/** addWorker(Runnable firstTask, boolean core) 为创建worker并执行任务的过程，会创建worker对象，并且将command作为firstTask* @param firstTask 表示当前的任务* @param core 表示此次创建的线程是否算到核心线程数的头上*        core == true 表示采用核心线程数量限制  false表示采用 maximumPoolSize*/if (addWorker(command, true))// 创建成功后，直接返回。addWorker方法内部会启动新创建的worker，执行firstTaskreturn;/** 执行到这条语句，说明addWorker()一定失败了...* 有几种可能？ *   1.存在并发现象，execute方法是可能有多个线程同时调用的，当workerCountOf(c) < corePoolSize条件成立时，其他线程可能也成立了，*     并且向线程池中创建了worker，如果此时线程池中的线程数已经到达了上限等，那么就会失败。*   2.当前线程池状态发生了改变*     2.1 如果当前线程池状态是非RUNNING，addWorker(firstTask != null, true|false)一定会失败*     2.2 SHUTDOWN状态下，也有可能创建成功，前提是firstTask == null 并且当前队列不为空(特殊情况)*/ // 重新获取一下ctl的值c = ctl.get();}/** 执行到这里有几种情况？*   1.当前线程数量已经达到了corePoolSize*   2.addWorker()失败*//** 条件成立：表示当前线程池处于running状态，则尝试将任务放到阻塞队列中*/if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {// 执行到这里，说明当前任务已经入队// 再次获取一下ctl的值int recheck = ctl.get();/** 根据ctl的值 判断当前线程池处于非RUNNING状态，则尝试从队列中移除任务* 条件1：! isRunning(recheck) 成立：说明你提交到队列之后，线程池状态被外部线程给修改 比如：shutdown() shutdownNow()*        这种情况 需要把刚刚提交的任务删除掉。* 条件2：remove(command) 移除当前任务，有可能成功，也有可能失败*        成功：提交之后，线程池中的线程还未消费(处理)*        失败：提交之后，在shutdown() shutdownNow()之前，就被线程池中的线程 给处理了。*/if (!isRunning(recheck) && remove(command))// 任务移除成功，走拒绝策略reject(command); /** 有几种情况会到这里？*   1.当前线程池是running状态(这个概率最大)*   2.线程池状态是非running状态 但是remove提交的任务失败** 这里是一个担保机制，担保线程池是running状态，* 但是如果线程池中存活的线程是0的话，就会很尴尬，这里就调用addWorker()开一个线程去执行任务* 保证线程池在running状态下，最起码得有一个线程在工作。*/else if (workerCountOf(recheck) == 0)addWorker(null, false);}/** 执行到这里有几种情况？*   1.当前线程池是非running状态*   2.任务入队失败* * 1.如果线程池处于非running状态，调用addWorker()一定会失败，走拒绝策略* 2.如果说队列满了，这个时候如果当前线程数量没有达到maximumPoolSize，会创建新的worker直接执行任务(救急线程)*   如果达到了最大线程数，addWorker()就会失败，走拒绝策略*/ else if (!addWorker(command, false))// 走拒绝策略reject(command);}

addWorker()

总体流程分析

先判断当前线程池状态是否允许继续添加任务，允许添加的话，CAS操作 将 ctl的值尝试+1，CAS 成功然后传入任务通过 new Worker() 的方式构造一个 Worker，然后加锁尝试将 worker 对象放入线程池，如果加入线程池成功，释放锁后就调用 start() 执行任务。如果任务最终没有被执行，就需要执行后续的清理逻辑。

源码解析

   /** @param firstTask可以为null，表示启动worker之后，worker自动从队列中获取任务，如果不是null，worker优先执行firstTask(内部任务)* @param core 采用的线程数限制，如果为true，采用核心线程数限制，false采用maximumPoolSize线程数限制 (传入的参数一般都是false)* @return boolean 表示任务是否已经启动* 返回值总结：true表示创建worker成功且线程启动成功，加入到set集合中*            false： ① 线程池状态大于SHUTDOWN时，一定会失败*                    ② 当前状态 = SHUTDOWN 但是队列中已经没有任务了 或 当前状态是SHUTDOWN且队列未空，但是firstTask不为null*                    ③ 当前线程池已经达到了指定指标(core或max)*                    ④ ThreadFactory创建的线程是null*/private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {   // 自旋 判断当前线程池状态是否允许创建线程retry: for (;;) {// 获取当前的ctl值保存到c中int c = ctl.get();// rs：当前线程池的运行状态int rs = runStateOf(c);/** 这个判断主要是为了判断当前线程池是SHUTDOWN状态，但是队列里还有任务尚未处理完，这个时候是允许添加worker(线程)的，* 但是不允许再次提交task*/if (rs >= SHUTDOWN &&! (rs == SHUTDOWN &&firstTask == null  &&! workQueue.isEmpty()))return false;// 上面的代码，就是判断当前线程池的状态是否允许继续添加线程// 内部自旋 获取创建线程令牌的过程for (;;) {// 获取当前线程池中的线程数量int wc = workerCountOf(c);/** 条件1：wc >= CAPACITY 永远不成立，因为CAPACITY是一个5亿多大的数字* 条件2：根据传来的core参数判断当前线程数是否大于等于核心线程数或者是最大线程数，大于等于的话直接return false*/if (wc >= CAPACITY ||wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))// 执行到这里，说明当前无法添加线程了，已经达到指定限制了return false;/** 尝试使用CAS方式更新ctl，将线程数量+1，成功，相当于申请到了一块令牌* 成功：说明更新成功，结束外层自旋* 失败：说明有竞争，其他线程已经修改了ctl的值 或者外部线程可能调用了* shutdown或者shutdownNow()，导致线程池状态发生变化，CAS也会失败*/ if (compareAndIncrementWorkerCount(c))// 走到这，一定是CAS成功，申请到令牌了。结束外层自旋，继续向下执行外部代码(创建Worker)break retry;// CAS失败，获取最新的ctl值c = ctl.get();  // 判断当前线程池状态是否发生过变化(如果外部在这之前调用过shutdown/shutdownNow会导致状态变化)，如果变化了，继续自旋if (runStateOf(c) != rs)// 状态发生变化后，直接返回到外层循环，外层循环负责判断当前线程池状态 和 是否允许创建线程continue retry;}}// 表示创建的worker是否已经启动boolean workerStarted = false;// 表示创建的worker是否添加到了workers(HashSet)中boolean workerAdded = false;// w表示后面创建worker的一个引用Worker w = null;try {// 创建Worker，执行完后，线程“应该”已经准备好了w = new Worker(firstTask); // 将新创建的worker节点的线程 赋值给tfinal Thread t = w.thread;/** 为什么要做 t != null这个判断？* 为了防止ThreadFactory实现类有bug，因为ThreadFactory是一个接口*/if (t != null) {// 将全局锁的引用保存到mainLock中final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;/** 尝试加锁，可能会阻塞，直到获取成功为止，同一时刻操纵线程池内部的相关操作，都必须持锁*/mainLock.lock();  // 只要走到了这里，说明当前线程已经加锁成功，其他线程是无法修改当前线程池状态的try {// 获取线程池运行状态保存到rs中int rs = runStateOf(ctl.get());/** 条件1：判断当前线程池的状态是否正常(RUNNING)* 条件2：判断当前线程池为SHUTDOWN状态并且firstTask为null，其实就是判断是否是SHUTDOWN状态下的特殊情况(队列里还有任务)*/if (rs < SHUTDOWN ||(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {// 这里防止程序员自定义ThreadFactory实现类时，创建线程返回给外部之前，将线程start了..if (t.isAlive()) // 抛出异常throw new IllegalThreadStateException();// 将创建的worker添加到线程集合(就是线程池)中workers.add(w);// 获取最新线程池线程的数量int s = workers.size(); // 条件成立，更新largestPoolSize if (s > largestPoolSize)largestPoolSize = s;// 更新标志位，表示线程已经追加到线程池中了workerAdded = true;}} finally {// 释放全局锁mainLock.unlock();}/** 条件成立：workerAdded为true，表示添加worker成功* 条件不成立：表示线程池在lock之前，状态发生了变化，导致添加线程失败*/if (workerAdded) {// 成功后，将线程启动t.start();// 启动标记设置为trueworkerStarted = true;}}} finally {// 判断启动标记if (!workerStarted)// worker启动失败，需要做清理工作addWorkerFailed(w);}// 返回新创建的线程是否启动 true|falsereturn workerStarted;}

addWorkerFaild()

    /** 在addWorker()方法的内部自旋中，我们使用 compareAndIncrementWorkerCount(c) 将线程数+1了，* 但执行到这个方法说明我们创建线程失败了，所以需要进行清理工作，将ctl的值-1*/private void addWorkerFailed(Worker w) {final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;// 加锁mainLock.lock();try {if (w != null)// 从workers中移除失败的workerworkers.remove(w);// 使用CAS + 自旋将ctl的值-1decrementWorkerCount();// 见后续SHUTDOWN()tryTerminate();} finally {// 释放锁mainLock.unlock();}}

参考

• 视频参考
  • b站_小刘讲源码付费课
• 文章参考
  • shstart7_线程池源码解析3.execute()方法