



如果在一个整型变量上维护多种状态,就一定需要“按位切割使用”这个变量,读写锁将
变量切分成了两个部分,高16位表示读,低16位表示写,划分方式如图5-8所示。

假设当前同步状态值为S,写状态等于S&0x0000FFFF(将高16位全部抹去),读状态等于S>>>16(无符号补0右移16位)。当写状态增加1时,等于S+1,当读状态增加1时,等于S+(1<<16),也就是S+0x00010000。
根据状态的划分能得出一个推论:S不等于0时,当写状态(S&0x0000FFFF)等于0时,则读
状态(S>>>16)大于0,即读锁已被获取。



·添加元素1。队列更新head节点的next节点为元素1节点。又因为tail节点默认情况下等于head节点,所以它们的next节点都指向元素1节点。
·添加元素2。队列首先设置元素1节点的next节点为元素2节点,然后更新tail节点指向元素2节点。
·添加元素3,设置tail节点的next节点为元素3节点。
·添加元素4,设置元素3的next节点为元素4节点,然后将tail节点指向元素4节点。

入队主要做两件事情:
第一是将入队节点设置成当前队列尾节点的下一个节点;
第二是更新tail节点,如果tail节点的next节点不为空,则将入队节点设置成tail节点,如果tail节点的next节点为空,则将入队节点设置成tail的next节点,所以tail节点不总是尾节点。
出队:并不是每次出队时都更新head节点,当head节点里有元素时,直接弹出head节点里的元素,而不会更新head节点。只有当head节点里没有元素时,出队操作才会更新head节点。

首先获取头节点的元素,然后判断头节点元素是否为空,如果为空,表示另外一个线程已经进行了一次出队操作将该节点的元素取走,如果不为空,则使用CAS的方式将头节点的引用设置成null,如果CAS成功,则直接返回头节点的元素,如果不成功,表示另外一个线程已经进行了一次出队操作更新了head节点,导致元素发生了变化,需要重新获取头节点。

线程池的处理流程:
1)线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务,则进入下个流程。
2)线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了,则进入下个流程。
3)线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务。

ThreadPoolExecutor执行execute方法分下面4种情况:
1)如果当前运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。
2)如果运行的线程等于或多于corePoolSize,则将任务加入BlockingQueue。
3)如果无法将任务加入BlockingQueue(队列已满),则创建新的线程来处理任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。
4)如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize,任务将被拒绝,并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

线程池中的线程执行任务分两种情况:
1)在execute()方法中创建一个线程时,会让这个线程执行当前任务。
2)这个线程执行完图中1的任务后,会反复从BlockingQueue获取任务来执行。

关闭线程池:
通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池。
原理:
遍历线程池中的工作线程,然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程,所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。
区别:
shutdownNow首先将线程池的状态设置成STOP,然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程,并返回等待执行任务的列表。
shutdown只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态,然后中断所有没有正在执行任务的线程。
只要调用了这两个关闭方法中的任意一个,isShutdown方法就会返回true。
当所有的任务都已关闭后,才表示线程池关闭成功,这时调用isTerminaed方法会返回true。

FixedThreadPool:
1)如果当前运行的线程数少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务。
2)在线程池完成预热之后(当前运行的线程数等于corePoolSize),将任务加入LinkedBlockingQueue。
3)线程执行完1中的任务后,会在循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行。

FixedThreadPool使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工作队列(队列的容量为
Integer.MAX_VALUE)。使用无界队列作为工作队列会对线程池带来如下影响。
1)当线程池中的线程数达到corePoolSize后,新任务将在无界队列中等待,因此线程池中的线程数不会超过corePoolSize。
2)由于1,使用无界队列时maximumPoolSize将是一个无效参数。
3)由于1和2,使用无界队列时keepAliveTime将是一个无效参数。
4)由于使用无界队列,运行中的FixedThreadPool(未执行方法shutdown()或shutdownNow())不会拒绝任务(不会调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution方法)。
SingleThreadExecutor:
1)如果当前运行的线程数少于corePoolSize(即线程池中无运行的线程),则创建一个新线程来执行任务。
2)在线程池完成预热之后(当前线程池中有一个运行的线程),将任务加入Linked-BlockingQueue。
3)线程执行完1中的任务后,会在一个无限循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行。

CachedThreadPool:
1)首先执行SynchronousQueue.offer(Runnable task)。如果当前maximumPool中有空闲线程正在执行SynchronousQueue.poll(keepAliveTime,TimeUnit.NANOSECONDS),那么主线程执行offer操作与空闲线程执行的poll操作配对成功,主线程把任务交给空线程执行,execute()方法执行完成;否则执行下面的步骤2)。
2)当初始maximumPool为空,或者maximumPool中当前没有空闲线程时,将没有线程执行
SynchronousQueue.poll(keepAliveTime,TimeUnit.NANOSECONDS)。这种情况下,步骤1)将失败。此时CachedThreadPool会创建一个新线程执行任务,execute()方法执行完成。
3)在步骤2)中新创建的线程将任务执行完后,会执行SynchronousQueue.poll(keepAliveTime,TimeUnit.NANOSECONDS)。这个poll操作会让空闲线程最多在SynchronousQueue中等待60秒钟。如果60秒钟内主线程提交了一个新任务(主线程执行步骤1)),那么这个空闲线程将执行主线程提交的新任务;否则,这个空闲线程将终止。由于空闲60秒的空闲线程会被终止,因此长时间保持空闲的CachedThreadPool不会使用任何资源。

SynchronousQueue是一个没有容量的阻塞队列。每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作,反之亦然。CachedThreadPool使用SynchronousQueue,把主线程提交的任务传递给空闲线程执行。

ScheduledThreadPoolExecutor:
1)当调用ScheduledThreadPoolExecutor的scheduleAtFixedRate()方法或者scheduleWith-
FixedDelay()方法时,会向ScheduledThreadPoolExecutor的DelayQueue添加一个实现了
RunnableScheduledFuture接口的ScheduledFutureTask。
2)线程池中的线程从DelayQueue中获取ScheduledFutureTask,然后执行任务。

ScheduledThreadPoolExecutor中的线程1执行某个周期任务的4个步骤:
1)线程1从DelayQueue中获取已到期的ScheduledFutureTask(DelayQueue.take())。到期任务是指ScheduledFutureTask的time大于等于当前时间。
2)线程1执行这个ScheduledFutureTask。
3)线程1修改ScheduledFutureTask的time变量为下次将要被执行的时间。
4)线程1把这个修改time之后的ScheduledFutureTask放回DelayQueue中(Delay-Queue.add())。

ScheduledThreadPoolExecutor获取任务的过程:
1)获取Lock。
2)获取周期任务。
·如果PriorityQueue为空,当前线程到Condition中等待;否则执行下面的2.2。
·如果PriorityQueue的头元素的time时间比当前时间大,到Condition中等待到time时间;否
则执行下面的2.3。
·获取PriorityQueue的头元素(2.3.1);如果PriorityQueue不为空,则唤醒在Condition中等待
的所有线程(2.3.2)。
3)释放Lock。
ScheduledThreadPoolExecutor在一个循环中执行步骤2,直到线程从PriorityQueue获取到一
个元素之后(执行2.3.1之后),才会退出无限循环(结束步骤2)。

ScheduledThreadPoolExecutor添加任务的过程:
1)获取Lock。
2)添加任务。
·向PriorityQueue添加任务。
·如果在上面2.1中添加的任务是PriorityQueue的头元素,唤醒在Condition中等待的所有线程。
3)释放Lock。

FutureTask:

当FutureTask处于未启动或已启动状态时,执行FutureTask.get()方法将导致调用线程阻塞;
当FutureTask处于已完成状态时,执行FutureTask.get()方法将导致调用线程立即返回结果或抛
出异常。
当FutureTask处于未启动状态时,执行FutureTask.cancel()方法将导致此任务永远不会被执行;
当FutureTask处于已启动状态时,执行FutureTask.cancel(true)方法将以中断执行此任务线程
的方式来试图停止任务;
当FutureTask处于已启动状态时,执行FutureTask.cancel(false)方法将不会对正在执行此任务的线程产生影响(让正在执行的任务运行完成);
当FutureTask处于已完成状态时,执行FutureTask.cancel(…)方法将返回false。

假设开始时FutureTask处于未启动状态或已启动状态,等待队列中已经有3个线程(A、B和C)在等待。此时,线程D执行get()方法将导致线程D也到等待队列中去等待。
当线程E执行run()方法时,会唤醒队列中的第一个线程A。线程A被唤醒后,首先把自己从队列中删除,然后唤醒它的后继线程B,最后线程A从get()方法返回。线程B、C和D重复A线程的处理流程。最终,在队列中等待的所有线程都被级联唤醒并从get()方法返回。
