ThreadPoolExecutor原理预备知识

为什么要有线程池

首先先说下为什么要使用线程池，其实就是这个池子有什么好处，解决我们什么问题。大致就一下几点：

1. 池子里的线程可以复用，减少创建和销毁的开销。
2. 池子里的线程可以管理，不至于太多浪费，影响性能，太少又不够处理。
3. 池子里的线程可以预先准备，而不是临时创建，提高效率。
4. 池子里的线程可以让线程的创建和任务解耦，而且一个线程可以执行多个任务，比如多路复用技术。

我暂时把线程池里的东西叫线程啦，其实是worker对象，明白就好。

Executor又是什么

就是执行器，其实就是最基本的执行Runnable的接口：

当然线程池还要涉及一些管理的接口，所以就有了ExecutorService：

可能还不够，所以我们有了抽象类AbstractExecutorService实现了ExecutorService接口：

以上这些了解下就行，不用去记方法，没必要，也记不住，只要知道我们的主角ThreadPoolExecutor最终是继承AbstractExecutorService即可，里面有一堆执行方法和管理方法，可以有返回值的，可以取消的等等，其他的后面看源码自然就了解了。

ThreadPoolExecutor的基本信息

基本服务流程

我画了个比较简单的结构图，来看看ThreadPoolExecutor具体是做什么事的：

简单来说就是ThreadPoolExecutor是一家外包公司，他有一帮正式员工workers，来处理各种外面的活Runnable，如果活太多了，那不好意思，来这边排下队workQueue，等正式员工空了，就会去队伍里拿活干。简单就是这么个流程。

状态

公司嘛，运营起来总有状态的，比如正常运营，暂停营业啊，破产啊等等。ThreadPoolExecutor也是，他有5个状态：

    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));//线程总状态 包括运行状态和线程数
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;//29位表示线程数量
    private static final int COUNT_MASK = (1 << COUNT_BITS) - 1;//线程数遮罩 00011111 11111111 11111111 11111111

    // runState is stored in the high-order bits 线程池运行状态是高3位，计算机存的是补码 原码符号位不变 按位取反 末尾+1
    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;//111 00000 00000000 00000000 00000000 运行状态 -1补码是 11111111 11111111 11111111 11111111 左移29位
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;//000 00000 00000000 00000000 00000000 关闭状态
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;//001 00000 00000000 00000000 00000000 停止状态
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;//010 00000 00000000 00000000 00000000 整理状态
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;//011 00000 00000000 00000000 00000000 终止状态

如果上面的代码比较繁琐的话，我就简单的说下，就是用了一个32位的int同时表示我的状态和线程数。
高3位表示状态，其他29位表示线程数。其实也不需要去算每个状态的值，只要知道，有5个状态，分别是RUNNING SHUTDOWN STOP TIDYING TERMINATED，而且状态值是从小到大的，就够了。
当然这些状态表示什么呢，看我慢慢道来：

• RUNNING 运行，开公司要正常运营。

• SHUTDOWN 关闭，也就是公司开不下去啦，要关闭了，不接受新活了，但是我很有信用，关闭前把手头的任务都做完，包括在排队的那些，给客户有个交代。

• STOP 停止，也就是我公司开不下去，我直接停止了，什么都不干了，管他在做任务和排对的任务，都给我停了，我不干了，属于不太厚道啊。

• TIDYING 整理，不管你是关闭还是停止，你要注销公司就请去工商吧，等关闭和停止的事完成了就在注销阶段了

• TERMINATED 终止，公司完成了注销，没了。

其实就这么个阶段，但是要注意SHUTDOWN状态在关闭前会把正在执行的任务和排队中的任务执行完了。而
STOP则不把所有正在执行的任务终止，把排队的任务给清空了。

看个简单的图吧：

到底谁在执行任务

我所说的正式工，或者说线程池里的线程，到底是什么呢，其实就是Worker，我们来看看他的结构：

原来是AQS的实现类，还实现Runnable，内部还有一个任务和线程，我猜应该就是利用AQS对任务信息进行同步，然后用线程去处理这些任务。具体我们后面源码会讲，有个大概了解就好。

一些问题

核心线程或者队伍满了怎么办

还有一些小问题，比如公式正式员工满了，排队的任务也满了，那这个时候怎么办呢，就需要扩招点临时工来做事，也就是对应着核心线程满了，队列也满了，那就增加线程来做事。但是招临时工也是有限制的，不可能无限招，所以达到限制后，我只能说这个活我暂时做不啦，但是可以有好几种处理办法RejectedExecutionHandler，比如：
AbortPolicy 直接拒绝，不好意思，我做不了
DiscardPolicy 直接拒绝不太好，那活我接了，但是没人做，不处理
CallerRunsPolicy 这个活我们出来做不了，你自己处理吧
DiscardOldestPolicy 发现你跟我们老板好像是熟人啊，那我们把任务队列最开头的那个扔了，直接执行你的新任务

线程哪里来

其实内部会有一个线程工厂ThreadFactory，当然也可以自己实现一个，这个工厂会给线程取好名字。这个就好比说我要招人，我委托猎头去招。

线程数量的限制

因为线程不能无限多，所以对线程数量是有限制的，因为有了以下几个参数：

corePoolSize 核心线程数，对应于公司的正式员工数，但是不一定是一开公司就有那么多，而是慢慢随着业务量而招起来的

maximumPoolSize 最大线程数，对应公司最多能有多少员工，包括临时工，再多下去都没地方坐了

keepAliveTime 线程空闲的时间，超过这个时间可能会回收资源，对应公司里临时工的没活的时间，如果发现临时工很久没活干，那就解雇他们，不需要临时工了

unit 线程空闲的时间的单位

workQueue 任务队列，相当于给活排个对，员工从对头拿活干

threadFactory 线程工厂，可以自定义，对应着猎头招人，或者第三方外包人过来

handler 如果人满了，活满了，怎么拒绝别人呢，就看这个啦

这里要注意下，RUNNING运行状态下是怎么用到这些参数的，首先开始会先创建核心线程来处理任务，如果线程数>corePoolSize，则将任务放入等待队列workQueue里，如果等待队列workQueue满了，再看线程数是否>=maximumPoolSize ，不大于就可以继续创建非核心线程，直到等于为止，后面的就启动拒绝策略。这里可能有人会问，为什么先放队列，然后队列满了才继续创建线程，我想可能是因为一个很简单的道理，一般肯定是当任务量很大的时候，做不了了，才会开始去招人吧，不会说我先招人，然后等业务量大起来，等不到不就浪费啦。

大致的预备知识就这些了，后面我们来真的源码解析啦。

创建怎么样的线程

其实我们根据是否带任务和是否是核心线程有4中创建方式，源码里就这个方法：

addWorker(Runnable firstTask, boolean core)

所以有4中情况：

1. addWorker(firstTask，true) 表示创建核心线程去执行任务，也就是初始的时候核心线程数没有到corePoolSize，就是正式员工还没满，还要招正式员工。
2. addWorker(firstTask，fasle) 表示创建非核心线程去执行任务，也就是核心线程数已经到了corePoolSize，但是没超过最大线程数maximumPoolSize ，所以就是正式员工满了，但是还可以找临时工来执行任务。
3. addWorker(null，true) 表示创建核心线程，但是作为预启动的线程，核心线程数没有到corePoolSize，就是正式员工还没满，还要招正式员工先闲着不做事，或者是处理等待队列的任务。
4. addWorker(null，fasle) 表示创建非核心线程，但是是去取等待队列中的任务，核心线程数已经到了corePoolSize，但是没超过最大线程数maximumPoolSize ，所以就是正式员工满了，但是还可以找临时工来处理任务队列。

好了，今天就到这里了，希望对学习理解有帮助，大神看见勿喷，仅为自己的学习理解，能力有限，请多包涵。