在刚开始提交任务的时候，线程池会创建核心线程，等核心线程创建完毕，开始将任务加入阻塞队列，队列满了之后最后才创建非核心线程。
线程池中每一个具体的线程运行过程是什么样的？
1 在创建Worker线程的时候，如果成功创建，会立刻调用start方法。
//在addWorker()部分
w = new Worker(firstTask);
final Thread t = w.thread;
...
if (workerAdded) {
t.start();
workerStarted = true;
}
2 看一下Worker类的结构，便可以了解到Worker线程在start之后做了什么事情
- Worker的构造方法，创建thread时传入自身作为参数，worker自身实现了Runnable接口。
- worker.thread.start()方法，调用的就是Worker的run()方法
- 实际上调用的事runWorker方法
Worker(Runnable firstTask) {
setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
this.firstTask = firstTask;
this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}
public void run() {
runWorker(this);
}
从上面我们可以知道了，在Worker创建之后就会启动，调用runWorker方法。
3 简化一下runWorker的流程
- 如果构造Worker的时候，指定了firstTask，那么首先执行firstTask，否则从队列中获取任务
- Worker线程会循环的getTask()，然后去执行任务
- 如果getTask()为空，那么worker线程就会退出
- 在任务执行前后，可以自定义扩展beforeExecute与afterExecute方法
- 如果检测到线程池为STOP状态，并且线程还没有被中断过的话，进行中断处理
关键点：
- Worker线程什么时候会退出？在从任务队列获取到的任务为空时
- beforeExecute与afterExecute默认为空实现，可以对线程池做一些扩展，比如统计线程状态
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
w.unlock(); // allow interrupts
// 代表着Worker是否因为用户的程序有问题导致的死亡
boolean completedAbruptly = true;
try {
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
w.lock();
// If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
// if not, ensure thread is not interrupted. This
// requires a recheck in second case to deal with
// shutdownNow race while clearing interrupt
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
task.run();
} catch (Exception x) {
//... 不同的异常处理
} finally {
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
task = null;
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
4 getTask做了那些事情呢？
- 内部可能会阻塞或者有时间限制的等待任务，取决于配置
- 什么时候getTask返回null呢？即代表退出当前的worker
- 1 当前的worker数量大于maximumPoolSize的worker数量
- 2 线程池当前处于STOP状态，即shutdownNow
- 3 线程池处于SHUTDOWN状态，并且当前的队列为空
- 4 worker线程等待task超时了，并且当前的worker线程配置为可以被退出
关键点：
- 如果配置了allowCoreThreadTimeOut，代表核心线程在配置的keepAliveTime时间内没获取到任务，会执行退出操作
- 控制Worker线程是阻塞还是基于时间等待的代码。
Runnable r = timed ? workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) : workQueue.take();
private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// 2和3的情况
// Check if queue empty only if necessary.
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
decrementWorkerCount();
return null;
}
int wc = workerCountOf(c);
// 1和4的情况
// Are workers subject to culling?
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
continue;
}
try {
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false;
}
}
}
5 worker的退出操作做了什么事情，completedAbruptly代表是否由于用户程序导致的线程退出
- 1 退出线程前，会把当前线程执行的任务总数completedTasks获取到，类加到当前线程池执行的任务总数上
- 2 tryTerminate()如果判断当前的线程是RUNNING状态会直接返回，因此什么都没做
- 3 如果是用户程序执行异常导致的Worker退出，会再次新启动一个Woker线程
- 4 如果不是用户程序导致的Worker退出
- 判断当前可以允许的最小核心线程数量，配置allowCoreThreadTimeOut为true的话，最小核心线程数可以为0。
- 只要当前的核心线程数大于最小核心线程数，那么直接返回，否则新建一个Worker线程。
private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
if (completedAbruptly) // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
decrementWorkerCount();
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
completedTaskCount += w.completedTasks;
workers.remove(w);
} finally {
mainLock.unlock();
}
tryTerminate();
int c = ctl.get();
if (runStateLessThan(c, STOP)) {
if (!completedAbruptly) {
int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
min = 1;
if (workerCountOf(c) >= min)
return; // replacement not needed
}
addWorker(null, false);
}
}
最后
在Worker执行的过程中，我们可以提炼几个问题：
1 Worker线程在什么时候开始执行？
2 Worker线程在什么情况下会退出？
3 什么情况下获取任务为空？
4 核心线程是否允许退出？如果可以，要怎么操作？
5 用户程序异常导致的Worker退出与Worker内部机制退出有什么区别？
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