【死磕JDK源码】ThreadPoolExecutor源码保姆级详解(中)

第3处


与第1处的标签呼应,AtomicInteger对象的加1操作是原子性的。break retry表 直接跳出与retry 相邻的这个循环体


第4处    


continue跳转至标签处,继续执行循环.

如果条件为false,则说明线程池还处于运行状态,即继续在for(;)循环内执行.


第5处


compareAndIncrementWorkerCount方法执行失败的概率非常低.

即使失败,再次执行时成功的概率也是极高的,类似于自旋原理.

这里是先加1,创建失败再减1,这是轻量处理并发创建线程的方式;

如果先创建线程,成功再加1,当发现超出限制后再销毁线程,那么这样的处理方式明显比前者代价要大.


第6处

Worker对象是工作线程的核心类实现。它实现了Runnable接口,并把本对象作为参数输入给run()中的runWorker (this)。所以内部属性线程threadstart的时候,即会调用runWorker

private final class Worker
    extends AbstractQueuedSynchronizer
    implements Runnable
{
    /**
     * This class will never be serialized, but we provide a
     * serialVersionUID to suppress a javac warning.
     */
    private static final long serialVersionUID = 6138294804551838833L;

    /** Thread this worker is running in.  Null if factory fails. */
    final Thread thread;
    /** Initial task to run.  Possibly null. */
    Runnable firstTask;
    /** Per-thread task counter */
    volatile long completedTasks;

    /**
     * Creates with given first task and thread from ThreadFactory.
     * @param firstTask the first task (null if none)
     */
    Worker(Runnable firstTask) {
        setState(-1); // 直到调用runWorker前,禁止被中断
        this.firstTask = firstTask;
        this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
    }

    /** 将主线程的 run 循环委托给外部的 runWorker 执行 */
    public void run() {
        runWorker(this);
    }

    // Lock methods
    //
    // The value 0 represents the unlocked state.
    // The value 1 represents the locked state.

    protected boolean isHeldExclusively() {
        return getState() != 0;
    }

    protected boolean tryAcquire(int unused) {
        if (compareAndSetState(0, 1)) {
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            return true;
        }
        return false;
    }

    protected boolean tryRelease(int unused) {
        setExclusiveOwnerThread(null);
        setState(0);
        return true;
    }

    public void lock()        { acquire(1); }
    public boolean tryLock()  { return tryAcquire(1); }
    public void unlock()      { release(1); }
    public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); }

    void interruptIfStarted() {
        Thread t;
        if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
            try {
                t.interrupt();
            } catch (SecurityException ignore) {
            }
        }
    }
}

setState(-1)是为何

设置个简单的状态,检查状态以防止中断。在调用停止线程池时会判断state 字段,决定是否中断之。

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t 到底是谁?

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源码分析

   /**
     * 检查是否可以根据当前池状态和给定的边界(核心或最大)
     * 添加新工作线程。如果是这样,工作线程数量会相应调整,如果可能的话,一个新的工作线程创建并启动
     * 将firstTask作为其运行的第一项任务。
     * 如果池已停止此方法返回false
     * 如果线程工厂在被访问时未能创建线程,也返回false
     * 如果线程创建失败,或者是由于线程工厂返回null,或者由于异常(通常是在调用Thread.start()后的OOM)),我们干净地回滚。
     */
    private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) { 
    /**
     * Check if queue empty only if necessary.
     * 
     * 如果线程池已关闭,并满足以下条件之一,那么不创建新的 worker:
     *      1. 线程池状态大于 SHUTDOWN,也就是 STOP, TIDYING, 或 TERMINATED
     *      2. firstTask != null
     *      3. workQueue.isEmpty()
     * 简单分析下:
     *      状态控制的问题,当线程池处于 SHUTDOWN ,不允许提交任务,但是已有任务继续执行
     *      当状态大于 SHUTDOWN ,不允许提交任务,且中断正在执行任务
     *      多说一句:若线程池处于 SHUTDOWN,但 firstTask 为 null,且 workQueue 非空,是允许创建 worker 的
     *  
     */
            if (rs >= SHUTDOWN &&
                ! (rs == SHUTDOWN &&
                   firstTask == null &&
                   ! workQueue.isEmpty()))
                return false;

            for (;;) {
                int wc = workerCountOf(c);
                if (wc >= CAPACITY ||
                    wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                    return false;
                // 如果成功,那么就是所有创建线程前的条件校验都满足了,准备创建线程执行任务
                // 这里失败的话,说明有其他线程也在尝试往线程池中创建线程
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                    break retry;
                // 由于有并发,重新再读取一下 ctl
                c = ctl.get();  // Re-read ctl
                // 正常如果是 CAS 失败的话,进到下一个里层的for循环就可以了
                // 可如果是因为其他线程的操作,导致线程池的状态发生了变更,如有其他线程关闭了这个线程池
                // 那么需要回到外层的for循环
                if (runStateOf(c) != rs)
                    continue retry;
                // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
            }
        }

     /* *
        * 到这里,我们认为在当前这个时刻,可以开始创建线程来执行任务
        */
         
        // worker 是否已经启动
        boolean workerStarted = false;
        // 是否已将这个 worker 添加到 workers 这个 HashSet 中
        boolean workerAdded = false;
        Worker w = null;
        try {
           // 把 firstTask 传给 worker 的构造方法
            w = new Worker(firstTask);
            // 取 worker 中的线程对象,Worker的构造方法会调用 ThreadFactory 来创建一个新的线程
            final Thread t = w.thread;
            if (t != null) {
               //先加锁
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
                // 这个是整个类的全局锁,持有这个锁才能让下面的操作“顺理成章”,
                // 因为关闭一个线程池需要这个锁,至少我持有锁的期间,线程池不会被关闭
                mainLock.lock();
                try {
                    // Recheck while holding lock.
                    // Back out on ThreadFactory failure or if
                    // shut down before lock acquired.
                    int rs = runStateOf(ctl.get());

                    // 小于 SHUTTDOWN 即 RUNNING
                    // 如果等于 SHUTDOWN,不接受新的任务,但是会继续执行等待队列中的任务
                    if (rs < SHUTDOWN ||
                        (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                        // worker 里面的 thread 不能是已启动的
                        if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                            throw new IllegalThreadStateException();
                        // 加到 workers 这个 HashSet 中
                        workers.add(w);
                        int s = workers.size();
                        if (s > largestPoolSize)
                            largestPoolSize = s;
                        workerAdded = true;
                    }
                } finally {
                    mainLock.unlock();
                }
               // 若添加成功
                if (workerAdded) {
                    // 启动线程
                    t.start();
                    workerStarted = true;
                }
            }
        } finally {
            // 若线程没有启动,做一些清理工作,若前面 workCount 加了 1,将其减掉
            if (! workerStarted)
                addWorkerFailed(w);
        }
        // 返回线程是否启动成功
        return workerStarted;
    }

看下 addWorkFailed

【死磕JDK源码】ThreadPoolExecutor源码保姆级详解(中)


记录 workers 中的个数的最大值,因为 workers 是不断增加减少的,通过该值可知线程池的大小的历史峰值。只有拿到主锁才能访问。

private int largestPoolSize;

runWorker

//  worker 线程启动后调用
//  worker 初始化时,可指定 firstTask,那么第一个任务也就可以不需要从队列中获取
final void runWorker(Worker w) {
    Thread wt = Thread.currentThread();
    // 该线程的第一个任务(若有)
    Runnable task = w.firstTask;
    w.firstTask = null;
    // 允许中断
    w.unlock(); 
 
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        // 自旋,不断从等待队列获取任务,执行之
        // 循环调用 getTask 获取任务
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            w.lock();          
            // 若线程池状态大于等于 STOP,那么意味着该线程也要中断
              /**
               * 若线程池STOP,请确保线程 已被中断
               * 如果没有,请确保线程未被中断
               * 这需要在第二种情况下进行重新检查,以便在关中断时处理shutdownNow竞争
               */
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                 (Thread.interrupted() &&
                  runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                !wt.isInterrupted())
                wt.interrupt();
            try {
                // 这是一个钩子方法,留给需要的子类实现
                beforeExecute(wt, task);
                Throwable thrown = null;
                try {
                    // 到这里终于可以执行任务了
                    task.run();
                } catch (RuntimeException x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Error x) {
                    thrown = x; throw x;
                } catch (Throwable x) {
                    // 这里不允许抛出 Throwable,所以转换为 Error
                    thrown = x; throw new Error(x);
                } finally {
                    // 也是一个钩子方法,将 task 和异常作为参数,留给需要的子类实现
                    afterExecute(task, thrown);
                }
            } finally {
                // 置空 task,准备 getTask 下一个任务
                task = null;
                // 累加完成的任务数
                w.completedTasks++;
                // 释放掉 worker 的独占锁
                w.unlock();
            }
        }
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        // 到这里,需要执行线程关闭
        // 1. 说明 getTask 返回 null,也就是说,这个 worker 的使命结束了,执行关闭
        // 2. 任务执行过程中发生了异常
        //    第一种情况,已经在代码处理了将 workCount 减 1,这个在 getTask 方法分析中说
        //    第二种情况,workCount 没有进行处理,所以需要在 processWorkerExit 中处理
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}


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