线程池execute源码分析

execute是我们提交一个线程的时候,线程池执行的我们运行线程的一个api
ThreadPool 有几个比较重要的参数会涉及到这个源码的操作

  • corePoolSize:核心线程数;
  • maxMumPoolSize:最大线程数
  • BlockingQueue:阻塞队列

 public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        /*
         * Proceed in 3 steps:
         *
         * 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
         * start a new thread with the given command as its first
         * task.  The call to addWorker atomically checks runState and
         * workerCount, and so prevents false alarms that would add
         * threads when it shouldn't, by returning false.
         *
         * 2. If a task can be successfully queued, then we still need
         * to double-check whether we should have added a thread
         * (because existing ones died since last checking) or that
         * the pool shut down since entry into this method. So we
         * recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
         * stopped, or start a new thread if there are none.
         *
         * 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
         * thread.  If it fails, we know we are shut down or saturated
         * and so reject the task.
         */
        // 获得ctl参数;其中高3位表示线程的状态。后面29位表示线程的数量
        int c = ctl.get();
      // 如果线程数少于核心线程数,就创建一个worker(本质也是一个线程,执行我们的传入的线程),
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }

// 这里校验isRunning.. 如果我们关闭线程池的时候,这里是需要做判断的
        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);
    }


// 添加一个worker。firstTask 是我们传进来需要执行的线程,core:是为了后面判断的时候用coolPoolSize还是 maximumPoolSize
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
        retry:
        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);

            // Check if queue empty only if necessary.
          // 这里是异常情况,如果是线程池shoutdown了,就直接退出了
            if (rs >= SHUTDOWN &&
                ! (rs == SHUTDOWN &&
                   firstTask == null &&
                   ! workQueue.isEmpty()))
                return false;

            for (;;) {
        // 获得线程数
                int wc = workerCountOf(c);
// 这里判断是不是大于了最大的线程数,如果我们是第一个线程,核心线程>1,不会走这个判断,                
if (wc >= CAPACITY ||
                    wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                    return false;
// 少于核心线程数,把工作线程数+1
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                    break retry;
                c = ctl.get();  // Re-read ctl
                if (runStateOf(c) != rs)
                    continue retry;
                // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
            }
        }
      
        boolean workerStarted = false;
        boolean workerAdded = false;
        Worker w = null;
        try {
          //    新建一个wokrer
            w = new Worker(firstTask);
            final Thread t = w.thread;
            if (t != null) {
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
                mainLock.lock();
                try {
                    // Recheck while holding lock.
                    // Back out on ThreadFactory failure or if
                    // shut down before lock acquired.
                    int rs = runStateOf(ctl.get());
                // 这里和上面的校验一样,做了双层校验
                    if (rs < SHUTDOWN ||
                        (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                        if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                            throw new IllegalThreadStateException();
                      // 新增一个wokrer到HashSet集合中
                        workers.add(w);
                        int s = workers.size();
                        if (s > largestPoolSize)
                            largestPoolSize = s;
                        workerAdded = true;
                    }
                } finally {
                    mainLock.unlock();
                }
                if (workerAdded) {
//   如果添加成功的话,就让worker里面的Thread启动执行我们传进去的线程代码
                    t.start();
                    workerStarted = true;
                }
            }
        } finally {
            if (! workerStarted)
                addWorkerFailed(w);
        }
        return workerStarted;
    }

那么我们的线程里面run方法里面的代码在哪执行,然后后面又是怎么从队列里面拿出下一个任务出来执行的呢?
所有的秘密都在wokrer中构造方法中

  Worker(Runnable firstTask) {
            setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
            this.firstTask = firstTask;
// 这里会创建一个线程(将当前worker,因为wokrer实现了Runnable方法)
            this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
        }

        /** Delegates main run loop to outer runWorker  */
        public void run() {
            runWorker(this);
        }

runWorker是真正将线程跑起来的方法

final void runWorker(Worker w) {
        Thread wt = Thread.currentThread();
        Runnable task = w.firstTask;
        w.firstTask = null;
        w.unlock(); // allow interrupts
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
            // 如果是第一个线程的话,task不为null。那么就执行下面的代码
            // 这是一个循环。当我们第一个任务执行完后,task会被赋值为null,然后就开始从队列面拿任务执行,如果task不为null的话就继续执行任务,不断循环直到task为null(队列为空)
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                w.lock();

                // 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 {
                    // 调用我们传入的线程任务
                        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;
                    w.completedTasks++;
                    w.unlock();
                }
            }
            completedAbruptly = false;
        } finally {
        // 如果队列为空,这种情况就会跑到这里
            processWorkerExit(w, completedAbruptly);
        }
    }

private Runnable getTask() {
        boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?

        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);

            // Check if queue empty only if necessary.
            if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
                decrementWorkerCount();
                return null;
            }

            int wc = workerCountOf(c);

            // Are workers subject to culling?
          // 如果线程数大于核心线程数,或者allowCoreThreadTimeOut  为true 这里才为true
          // allowCoreThreadTimeOut  默认是false。如果为false的话,则会常驻核心线程
            boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;

            if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
                && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
                if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                    return null;
                continue;
            }

            try {
              // 如果是true的话,就执行从队列里面poll,当前线程会等待指定的keepAliveTime时间,如果超时则返回为null。
// 否则的话就是take(生产者,消费者模型,如果有任务了就执行,没有任务就阻塞.. 这样就保证了核心线程数是不会销毁的)
                Runnable r = timed ?
                    workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                    workQueue.take();
                if (r != null)
                    return r;
                timedOut = true;
            } catch (InterruptedException retry) {
                timedOut = false;
            }
        }
    }

线程池如何保证核心线程数。
队里为空的时候,task就会返回null。runWorker就会跳出循环执行processWorkerExit方法


 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 {
          // 这里会移除一个worker
            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
            }
    // 这里重新将wokrer加进去,保证核心线程数不变
            addWorker(null, false);
        }
    }
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