1. 构造函数解析

• corePoolSize ：线程池中活跃的线程数量，线程一般不会回收。
• maximumPoolSize ：maximumPoolSize - corePoolSize等于救急线程，当任务队列已经满了，每进来一个任务，就会开启一个救急线程。
• keepAliveTime & unit ： 救急线程工作完成后的等待时间，超时后自动回收。
• workQueue ：任务队列，存放没来得急执行的任务。
• threadFactory ：线程工厂，创建线程。不论是核心线程还是救急线程都是用线程工厂创建
• handler ：拒绝策略，任务队列满了，救急线程全部工作，新来的任务需要对应的拒绝策略来处理。

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        //参数合法性校验
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
                null :
                AccessController.getContext();
        //参数赋值
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

 2. ThreadPoolExecutor属性说明

• AtomicInteger ctl ：高3位表示线程池状态，后29位表示工作线程数量
• int RUNNING ：运行状态。-1 左移 29 位，相当于高3位表示状态。
• int SHUTDOWN ：待关闭状态。0 左移 29位，相当于高3位表示状态。此时线程池不接受新任务，但是会将队列中的任务执行完。
• int STOP ：停止状态。1 左移 29位，相当于高3位表示状态。此时线程池不接受新任务，同时将队列中的任务丢弃。
• int TIDYING ：整理状态。2左移 29位，相当于高3位表示状态。此时线程池队列为空，准备调用terminated()方法。
• int TERMINATED ：终止状态。3左移 29位，相当于高3位表示状态。此时线程池真正关闭。

    // 保存线程池状态和工作线程数量
    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
    // 29
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
    // 低29位 全1
    private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;

    // 线程池运行状态
    private static final int RUNNING    = -1 << COUNT_BITS;
    private static final int SHUTDOWN   =  0 << COUNT_BITS;
    private static final int STOP       =  1 << COUNT_BITS;
    private static final int TIDYING    =  2 << COUNT_BITS;
    private static final int TERMINATED =  3 << COUNT_BITS;

    // 计算线程状态
    private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }
    // 计算工作线程数量
    private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }
    // 将线程数量和线程状态拼接为ctl
    private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

 

2.execute(Runnable command)方法解析

    public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
       
        int c = ctl.get();
        // 工作线程数量是否小于核心线程数量
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            // 添加新线程（核心线程），执行任务
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        // 添加任务到队列
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            // 重复检查线程池状态，不是运行状态就将任务从任务队列中移除
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                //调用拒绝策略
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                //添加一个线程（非核心线程）
                addWorker(null, false);
        }
        // 队列满了，创建救急线程
        else if (!addWorker(command, false))
            //调用拒绝策略
            reject(command);
    }

3.addWorker(Runnable firstTask, boolean core)方法解析

    private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
        retry:
        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);

            // 线程池状态为RUNNING
            // 线程池状态为SHUTDOWN ，且firstTask == null, 且任务队列不为空
            // 只有以上两种情况才不会被截断
            // 其他情况直接方法false, 开启线程失败。
            if (rs >= SHUTDOWN &&
                ! (rs == SHUTDOWN &&
                   firstTask == null &&
                   ! workQueue.isEmpty()))
                return false;

            // cas 修改工作线程数量
            for (;;) {
                int wc = workerCountOf(c);
                // 判断是添加的核心线程还是救急线程，不能超过范围
                if (wc >= CAPACITY ||
                    wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                    return false;
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                    break retry;
                c = ctl.get();  // Re-read ctl
                // 线程池状态被改变，退出到上层循环
                if (runStateOf(c) != rs)
                    continue retry;
                // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
            }
        }

        //工作线程是否开启
        boolean workerStarted = false;
        //工作线程是否添加到集合
        boolean workerAdded = false;
        Worker w = null;
        try {
            //创建工作线程
            w = new Worker(firstTask);
            final Thread t = w.thread;
            if (t != null) {
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
                mainLock.lock();
                try {
                    // 运行状态
                    int rs = runStateOf(ctl.get());

                    // 线程池状态为RUNNING
                    // 线程池状态为SHUTDOWN ，且firstTask == null
                    // 以上两种才能成功添加工作线程
                    if (rs < SHUTDOWN ||
                        (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                        if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                            throw new IllegalThreadStateException();
                        workers.add(w);
                        int s = workers.size();
                        if (s > largestPoolSize)
                            largestPoolSize = s;
                        workerAdded = true;
                    }
                } finally {
                    mainLock.unlock();
                }
                //开启工作线程
                if (workerAdded) {
                    t.start();
                    workerStarted = true;
                }
            }
        } finally {
            if (! workerStarted)
                addWorkerFailed(w);
        }
        return workerStarted;
    }

4.Worker 类解析

        // 线程对象
        final Thread thread;
        // 第一个任务
        Runnable firstTask;
        // 该线程完成任务的数量
        volatile long completedTasks;

        //构造方法
        Worker(Runnable firstTask) {
            //worker 继承 AQS，将state 设置为-1， 是为了防止worker启动过程中被打断。
            setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
            this.firstTask = firstTask;
            // 根据线程工厂，创建线程
            this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
        }

        // 运行线程
        public void run() {
            runWorker(this);
        }

5.runWorker(Worker w) 方法解析

1. w.unlock() ，将state设置为0， 前面设置为-1，是为了防止worker启动过程中被打断，这里设置为0，表示可以被打断。

2.任务对象为空，则从任务队列中拿任务，如果任务队列为空，则线程阻塞。

3.w.lock() ：加锁，主要是防止工作线程在执行任务过程中被打断。

4.线程池是运行状态，如果线程有打断标识，则清除掉。

5.运行任务。

6.执行退出操作。

    final void runWorker(Worker w) {
        Thread wt = Thread.currentThread();
        //任务
        Runnable task = w.firstTask;
        w.firstTask = null;
        //将state设置为0， 表示可打断
        w.unlock(); // allow interrupts
        //是否是任务执行完成而导致线程退出。
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
            //循环获取任务
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                //防止工作线程在执行任务过程中被打断
                w.lock();
                //线程池是RUNNING | SHUTDOWN 状态下，清除打断表示
                //线程池是STOP | TIDYING | TERMINATED 状态下，设置打断标识
                if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                     (Thread.interrupted() &&
                      runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                    !wt.isInterrupted())
                    wt.interrupt();
                try {
                    //执行任务之前回调
                    beforeExecute(wt, task);
                    Throwable thrown = null;
                    try {
                        //运行任务
                        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 {
                        //执行任务之后回调
                        afterExecute(task, thrown);
                    }
                } finally {
                    task = null;
                    w.completedTasks++;
                    w.unlock();
                }
            }
            completedAbruptly = false;
        } finally {
            //线程将要退出，执行退出方法
            processWorkerExit(w, completedAbruptly);
        }
    }

6.getTask() 方法解析

    private Runnable getTask() {
        // 只有救急线程poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS)任务 的情况下，才会设置为ture
        boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?

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

            // 线程池状态：RUNNING
            // 线程池状态；SHUTDOWN && 任务队列不为空
            // 以上两种情况下，才不会被截断，放回空任务。
            if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
                decrementWorkerCount();
                return null;
            }

            int wc = workerCountOf(c);

            // 当前线程是否需要设置超时时间
            boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;

            // wc > maximumPoolSize ：不清楚怎样会满足这个条件
            // 这里即使是超时了，也要保证在队列中有任务的情况下，至少有一个线程在运行。
            if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
                && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
                if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                    return null;
                continue;
            }

            try {
                // 按照有超时时间或没有超时时间的方式获取队列中的任务
                // 没有任务，核心线程会阻塞在这里
                // 没有任务，救急线程会超时，设置timedOut==true
                // 在阻塞被打断的情况下，timedOut == false
                Runnable r = timed ?
                    workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                    workQueue.take();
                if (r != null)
                    return r;
                timedOut = true;
            } catch (InterruptedException retry) {
                timedOut = false;
            }
        }
    }

7.processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) 方法解析

1.参数说明：

• Worker w ： 工作线程包装器。
• boolean completedAbruptly ：默认值为true，只有调用getTask()方法，返回null，线程正常退出，会将completedAbruptly设置为false。当task.run()任务运行过程中抛出异常，线程异常退出，completedAbruptly还是默认值true。

2.执行过程：

• 统计执行完成的任务个数。
• tryTerminate() 尝试调用terminated()方法。
• RUNNING | SHUTDOWN 状态下，保证工作线程数量 >= corePoolSize，如果不满足，添加新线程。

    private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
        // 线程异常退出，修改工作线程数量。
        if (completedAbruptly) // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
            decrementWorkerCount();

        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            // 统计执行完成任务个数
            completedTaskCount += w.completedTasks;
            // 移除当前worker
            workers.remove(w);
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }

        // 尝试调用terminated() 方法
        tryTerminate();

        int c = ctl.get();
        //RUNNING | SHUTDOWN 状态下要保证最小工作线程数。
        if (runStateLessThan(c, STOP)) {
            // 线程正常退出，需要退出救急线程
            // 线程异常退出，直接添加新线程
            if (!completedAbruptly) {
                // 判断最小线程数量，一般是核心线程数量。
                int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
                if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
                    // 最少一个线程
                    min = 1;
                if (workerCountOf(c) >= min)
                    // 不需要添加新线程
                    return; // replacement not needed
            }
            // 添加新线程
            addWorker(null, false);
        }
    }

 8.tryTerminate() 方法解析

1.RUNNING || （线程池已经被关闭【TIDYING | TERMINATED】） ||  （SHUTDOWN && 任务队列不为空），直接返回。

2.工作线程数不为0【不是最后一个工作线程】， 随机打断一个空闲线程，直接放回。

3.最后一个线程修改线程池状态为TIDYING，调用terminated()方法，修改线程状态为TERMINATED，唤醒等待线程【其他线程调用awaitTermination()】。

    final void tryTerminate() {
        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            //RUNNING || （线程池已经被关闭【TIDYING | TERMINATED】） ||  （SHUTDOWN && 任务队列不为空），直接退出
            if (isRunning(c) ||
                runStateAtLeast(c, TIDYING) ||
                (runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))
                return;
            // 不是最后一个工作线程，直接退出
            if (workerCountOf(c) != 0) { // Eligible to terminate
                // 执行到这里，线程池一定需要关闭，这里会随机打断一个空闲工作线程
                interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
                return;
            }

            final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
            mainLock.lock();
            try {
                // 修改线程池状态为TIDYING，工作线程数量为0
                if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
                    try {
                        // 调用方法，这里默认是空
                        terminated();
                    } finally {
                        // 修改线程池状态为TERMINATED， 工作线程数量为0
                        ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
                        // 唤醒正在等待线程池关闭的线程
                        termination.signalAll();
                    }
                    return;
                }
            } finally {
                mainLock.unlock();
            }
            // else retry on failed CAS
        }
    }

================================================================以上主要说明execute方法======================================================================

9.shutdown() 方法解析

shutdown方法不会立即关闭线程池，会继续执行工作队列中任务，但是不会接受新任务。

    public void shutdown() {
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            // java 安全管理器校验
            checkShutdownAccess();
            // cas 将线程池状态修改为SHUTDOWN 状态
            advanceRunState(SHUTDOWN);
            // 打断所有的空闲工作线程，即workerQueue.take()阻塞的线程
            interruptIdleWorkers();
            // 调用回掉方法，默认为空方法
            onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        // 尝试结束线程池
        tryTerminate();
    }

    private void advanceRunState(int targetState) {
        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            // 如果线程池状态已经是targetState后面状态，则不需要修改
            if (runStateAtLeast(c, targetState) ||
                ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))))
                break;
        }
    }

    private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            for (Worker w : workers) {
                Thread t = w.thread;
                //w.tryLock() 正在工作的线程，无法被打断。该方法不会被阻塞。
                if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
                    try {
                        // 修改线程打断状态
                        t.interrupt();
                    } catch (SecurityException ignore) {
                    } finally {
                        w.unlock();
                    }
                }
                // 这里onlyOne== true，打断所有空闲线程
                if (onlyOne)
                    break;
            }
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
    }

10.shutdownNow() 方法解析

立即关闭线程池：不接受新的任务，任务队列中的任务全部返回给调用者，不再执行。

    public List<Runnable> shutdownNow() {
        // 没来得及执行的任务集合
        List<Runnable> tasks;
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            // java 安全管理器验证
            checkShutdownAccess();
            // 修改线程池状态为STOP
            advanceRunState(STOP);
            // 打断所有线程，无论线程是否正在执行
            interruptWorkers();
            // 将未执行的任务，从任务队列中移除
            tasks = drainQueue();
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        // 尝试结束线程池
        tryTerminate();
        return tasks;
    }

    private void interruptWorkers() {
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            // 打断所有线程
            for (Worker w : workers)
                w.interruptIfStarted();
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
    }


  void interruptIfStarted() {
		Thread t;
        // 在创建worker对象时，将state设置为-1，就是用到此处，线程还没完全启动时，不能立即打断
		if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
			try {
				t.interrupt();
			} catch (SecurityException ignore) {
			}
		}
	}

 11.awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)方法说明

调用awaitTermination方法线程，等待线程池关闭，调用线程会在这里阻塞。在tryTerminate()成功时，唤醒阻塞线程。

    public boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            for (;;) {
                // 线程池状态如果已经结束，立即返回，无需等待
                if (runStateAtLeast(ctl.get(), TERMINATED))
                    return true;
                if (nanos <= 0)
                    return false;
                //阻塞
                nanos = termination.awaitNanos(nanos);
            }
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
    }

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