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null
if (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firstTask
return;
/*
* 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t
final 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true
workerStarted = 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|false
return 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worker
workers.remove(w);
// 使用CAS + 自旋将ctl的值-1
decrementWorkerCount();
// 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
![[附源码]Python计算机毕业设计_社区无接触快递栈](https://img-blog.csdnimg.cn/9d5d414b65934808904e789682abe73f.png)
