Java线程池ThreadPoolExecutor原理、源码分析

为什么要使用线程池？

线程池执行任务的具体流程是怎样的？

线程池的五种状态是如何流转的？

线程池中的线程是如何关闭的？

线程池为什么一定得是阻塞队列？

线程发生异常，会被移出线程池吗？

Tomcat是如何自定义线程池的？

线程池源码的基础属性和方法

execute方法

addWorker方法

runWorker方法

processWorkerExit方法

getTask方法

shutdown方法

shutdownNow方法

mainLock

为什么要使用线程池？

使用线程池相对于直接创建线程有以下优点：

资源管理：线程池可以管理线程的创建和回收，避免频繁地创建和销毁线程，从而减少资源开销。
线程复用：线程池中的线程可以被复用，避免了频繁地创建和销毁线程，提高了线程的利用率。
控制并发数：线程池可以限制线程的数量，避免线程数过多导致系统资源耗尽，从而避免了系统崩溃或变得不稳定。
队列机制：线程池通过使用任务队列来存储等待执行的任务，当线程池中的线程满了时，新的任务可以被放入队列中等待执行，避免了任务丢失。
线程生命周期管理：线程池可以对线程的生命周期进行管理，包括线程的创建、执行、等待和结束等。

线程池的核心线程数、最大线程数该如何设置?

线程池中有两个非常重要的参数：

corePoolSize：核心线程数，表示线程池中的常驻线程的个数

maximumPoolSize：大线程数，表示线程池中能开辟的最大线程个数

那这两个参数该如何设置呢？

我们对线程池负责执行的任务分为三种情况：

1.CPU密集型任务，比如找出1-1000000中的素数

2.IO密集型任务，比如文件IO、网络IO

3. 混合型任务

CPU密集型任务的特点时，线程在执行任务时会一直利用CPU，所以对于这种情况，就尽可能避免发生线程上下文切换。

比如，现在我的电脑只有一个CPU，如果有两个线程在同时执行找素数的任务，那么这个CPU就需要额外的进行线程上下文切换，从而达到线程并行的效果，此时执行这两个任务的总时间为：

任务执行时间*2+线程上下文切换的时间

而如果只有一个线程，这个线程来执行两个任务，那么时间为：

任务执行时间*2

所以对于CPU密集型任务，线程数最好就等于CPU核心数，可以通过以下API拿到电脑的逻辑核心数：

Runtime.getRuntime().availableProcessors()

只不过，为了应对线程执行过程发生缺页中断或其他异常导致线程阻塞的请求，我们可以额外在多设置一个线程，这样当某个线程暂时不需要CPU时，可以有替补线程来继续利用CPU。（+1为了防止线程中断，cpu空闲的情况）

所以，对于CPU密集型任务，可以设置线程数为：CPU核心数+1

线程在执行IO型任务时，可能大部分时间都阻塞在IO上，假如现在有10个CPU，如果我们只设置了10个线程来执行IO型任务，那么很有可能这10个线程都阻塞在了IO上，这样这10个CPU就都没活干了，所以，对于IO型任务，通常会设置线程数为：2*CPU核心数

不过，就算是设置了2*CPU核心数，也不一定是最佳的，比如，有10个CPU，线程数为20，那么也有可能这20个线程同时阻塞在了IO上，所以可以再增加线程，从而去压榨CPU的利用率。

通常，如果IO型任务执行的时间越长，那么同时阻塞在IO上的线程就可能越多，我们就可以设置更多的线程，但是，线程肯定不是越多越好，我们可以通过以下这个公式来进行计算：

线程数 = CPU核心数 *（ 1 + 线程等待时间 / 线程运行总时间）

线程等待时间：指的就是线程没有使用CPU的时间，比如阻塞在了IO

线程运行总时间：指的是线程执行完某个任务的总时间

可以利用jvisualvm抽样来估计这两个时间：

图中表示，在刚刚这次抽样过程中，run()总共的执行时间为108190ms，利用了CPU的时间为17442ms，所以没有利用CPU的时间为108190ms-17442ms。

所以我们可以计算出：

线程等待时间 = 108190ms-17442ms

线程运行总时间 = 108190ms

所以：线程数 = 24 *（ 1 + （108190ms-17442ms） / 108190ms ）= 44.130xx 所以根据公式算出来的线程为44、45个线程左右。

按上述公式，如果我们执行的任务IO密集型任务，那么：线程等待时间 = 线程运行总时间，所以：

线程数 = CPU核心数 *（ 1 + 线程等待时间 / 线程运行总时间）

= CPU核心数 *（ 1 + 1 ）

= CPU核心数 * 2

以上只是理论，实际工作中情况会更复杂，比如一个应用中，可能有多个线程池，除开线程池中的线程可能还有很多其他线程，或者除开这个应用还是一些其他应用也在运行，所以实际工作中如果要确定线程数，最好是压测。

压测示例：

@RestController
public class ControllerTest {@GetMapping("/test")public String test() throws InterruuptedException {Thread.sleep(1000);return "test";}
}

这个接口会执行1s，现在利用apipost来压测：

这是在Tomcat默认最大200个线程的请求下的压测结果。

当线程数调整为500：

server.tomcat.threads.max=500

发现执行效率提高了一倍，假如再增加线程数到1000：

性能就降低了。

总结，在工作中，对于：

CPU密集型任务：CPU核心数+1，这样既能充分利用CPU，也不至于有太多的上下文切换成本
IO型任务：建议压测，或者先用公式计算出一个理论值（理论值通常都比较小）
对于核心业务（访问频率高），可以把核心线程数设置为我们压测出来的结果，最大线程数可以等于核心线程数，或者大一点点，比如我们压测时可能会发现500个线程最佳，但是600个线程时也还行，此时600就可以为最大线程数
对于非核心业务（访问频率不高），核心线程数可以比较小，避免操作系统去维护不必要的线程，最大线程数可以设置为我们计算或压测出来的结果

线程池执行任务的具体流程是怎样的？

ThreadPoolExecutor中提供了两种执行任务的方法：

void execute(Runnable command)
Future submit(Runnable task)

public void execute(Runnable command) {if (command == null)throw new NullPointerException();/** Proceed in 3 steps:** 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to* start a new thread with the given command as its first* task.  The call to addWorker atomically checks runState and* workerCount, and so prevents false alarms that would add* threads when it shouldn't, by returning false.** 2. If a task can be successfully queued, then we still need* to double-check whether we should have added a thread* (because existing ones died since last checking) or that* the pool shut down since entry into this method. So we* recheck state and if necessary roll back the enqueuing if* stopped, or start a new thread if there are none.** 3. If we cannot queue task, then we try to add a new* thread.  If it fails, we know we are shut down or saturated* and so reject the task.*/int c = ctl.get();// 获取当前线程池的控制状态ctl的值if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {// 检查线程池中运行的工作线程数量是否小于核心线程数corePoolSize// 尝试启动一个新的线程来执行该任务，并将该任务作为其第一个任务if (addWorker(command, true))return;c = ctl.get();// 如果启动新线程失败，则再次获取控制状态ctl的值}if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { // 查线程池的运行状态是否处于RUNNING状态，当线程池中运行的工作线程数量已经达到或超过核心线程数时，尝试将任务放入工作队列workQueueint recheck = ctl.get();// 再次获取控制状态ctl的值if (! isRunning(recheck) && remove(command))// 再次检查线程池的运行状态是否处于RUNNING状态，如果不是，则将任务移出队列并拒绝执行reject(command);else if (workerCountOf(recheck) == 0)// 如果工作线程数量为0，则尝试添加一个新的非核心线程来执行任务addWorker(null, false);}else if (!addWorker(command, false))// 如果任务无法成功入队（即工作队列已满），则尝试添加一个新的非核心线程来执行任务reject(command);// 添加失败，则拒绝执行该任务}Throws:
RejectedExecutionException – if the task cannot be scheduled for execution
NullPointerException – if the task is null
/*** 提交一个Runnable任务给线程池执行，并返回一个跟踪任务执行状态的Future对象。** @param task 要执行的Runnable任务* @return 表示任务执行状态的Future对象* @throws RejectedExecutionException 如果任务被拒绝执行，可能是因为线程池已关闭或超过了最大线程数限制* @throws NullPointerException 如果提交的任务为null*/
public Future<?> submit(Runnable task) {// 检查任务是否为null，如果是，则抛出NullPointerExceptionif (task == null) throw new NullPointerException();// 创建一个RunnableFuture对象，用于执行任务并跟踪任务的执行状态RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);// 将任务提交给线程池执行execute(ftask);// 返回RunnableFuture对象，用于后续跟踪任务的执行状态return ftask;
}

实际上submit中最终还是调用的execute()方法，只不过会返回一个Future对象，用来获取任务执行结果

execute(Runnable command)方法执行时会分为三步：

注意：提交一个Runnable时，不管当前线程池中的线程是否空闲，只要数量小于核心线程数就会创建新线程。

注意：ThreadPoolExecutor相当于是非公平的，比如队列满了之后提交的Runnable可能会比正在排队的Runnable先执行。

线程池的五种状态是如何流转的？

线程池有五种状态：

RUNNING：会接收新任务并且会处理队列中的任务

SHUTDOWN：不会接收新任务并且会处理队列中的任务

STOP：不会接收新任务并且不会处理队列中的任务，并且会中断在处理的任务（注意：一个任务能不能被中断得看任务本身）

TIDYING：所有任务都终止了，线程池中也没有线程了，这样线程池的状态就会转为TIDYING，一旦达到此状态，就会调用线程池的terminated()

TERMINATED：terminated()执行完之后就会转变为TERMINATED

这五种状态并不能任意转换，只会有以下几种转换情况：

RUNNING -> SHUTDOWN：手动调用shutdown()触发，或者线程池对象GC时会调用finalize()从而调用 shutdown()
(RUNNING or SHUTDOWN) -> STOP：调用shutdownNow()触发，如果先调shutdown()紧着调 shutdownNow()，就会发生SHUTDOWN -> STOP
SHUTDOWN -> TIDYING：队列为空并且线程池中没有线程时自动转换
STOP -> TIDYING：线程池中没有线程时自动转换（队列中可能还有任务）
TIDYING -> TERMINATED：terminated()执行完后就会自动转换

线程池中的线程是如何关闭的？

我们一般会使用thread.start()方法来开启一个线程，那如何停掉一个线程呢？

Thread类提供了一个stop()，但是标记了@Deprecated，为什么不推荐用stop()方法来停掉线程呢？因为stop()方法太粗暴了，一旦调用了stop()，就会直接停掉线程，但是调用的时候根本不知道线程刚刚在做什么，任务做到哪一步了，这是很危险的。

这里强调一点，stop()会释放线程占用的synchronized锁（不会自动释放ReentrantLock锁，这也是不建议用stop()的一个因素）。

//synchronized()&ReentrantLock
public class ThreadTest1 {static int count = 0;static final Object lock = new Object();static final ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread thread = new Thread(new Runnable() {public void run() {
//                synchronized (lock) {reentrantLock.lock();for (int i = 0; i < 100; i++) {count++;try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}
//                }reentrantLock.unlock();}});thread.start();Thread.sleep(5*1000);thread.stop();
//
//        Thread.sleep(5*1000);reentrantLock.lock();System.out.println(count);reentrantLock.unlock();synchronized (lock) {System.out.println(count);}}
}// 使用ReentrantLock，程序一直运行无输出结果// 使用synchronized，输出结果：
5
5

所以，我们建议通过自定义一个变量，或者通过中断来停掉一个线程，比如：

//不推荐
public class ThreadTest2 {static int count = 0;static boolean stop = false;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread thread = new Thread(new Runnable() {public void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {if (stop) {break;}count++;try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}});thread.start();Thread.sleep(5 * 1000);stop = true;Thread.sleep(5 * 1000);System.out.println(count);}
}
// 输出结果
5

不同点在于，当我们把stop设置为true时，线程自身可以控制到底要不要停止，何时停止，同样，我们可以调用thread的interrupt()来中断线程：


public class ThreadTest3 {static int count = 0;static boolean stop = false;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread thread = new Thread(new Runnable() {public void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {break;}count++;try {Thread.sleep(1000);} catch(InterruptedException e){break;}}}});thread.start();Thread.sleep(5*1000);thread.interrupt();Thread.sleep(5*1000);System.out.println(count);}}
// 输出结果
5

ThreadTest

public class ThreadTest {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {boolean isStop = false;for (int i = 0; i < 1000000; i++) {if (isStop && i > 10) {break;}System.out.println(i);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {isStop = true;}}});t1.start();Thread.sleep(1000);t1.interrupt();System.out.println("end");}}// 运行结果
0
1
end
2
3
4
5
6
7
8
9
10

不同的地方在于，线程sleep过程中如果被中断了会接收到异常。

其实线程池中就是通过interrupt()来停止线程的，比如shutdownNow()方法中会调用：

 public List<Runnable> shutdownNow() {List<Runnable> tasks;final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {checkShutdownAccess();advanceRunState(STOP);interruptWorkers();tasks = drainQueue();} finally {mainLock.unlock();}tryTerminate();return tasks;}private void interruptWorkers() {final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {for (Worker w : workers)w.interruptIfStarted();} finally {mainLock.unlock();}}void interruptIfStarted() {Thread t;if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {try {t.interrupt();} catch (SecurityException ignore) {}}}

线程池为什么一定得是阻塞队列？

线程池中的线程在运行过程中，执行完创建线程时绑定的第一个任务后，就会不断的从队列中获取任务并执行，那么如果队列中没有任务了，线程为了不自然消亡，就会阻塞在获取队列任务时，等着队列中有任务过来就会拿到任务从而去执行任务。

通过这种方法能最终确保，线程池中能保留指定个数的核心线程数，关键代码为：

try {// 尝试从任务队列中取出一个任务（Runnable）Runnable r = timed ? workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) : workQueue.take();// 如果成功取出了任务，则返回该任务if (r != null)return r;// 如果在规定时间内未取到任务，则将标志 timedOut 设置为 true，表示超时timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {// 如果在取任务的过程中被中断，将标志 timedOut 设置为 false，表示没有超时timedOut = false;
}

某个线程在从队列获取任务时，会判断是否使用超时阻塞获取，我们可以认为非核心线程会poll()，核心线程会take()，非核心线程超过时间还没获取到任务后面就会自然消亡了。

ArrayBlockingQueue阻塞队列的poll方法的实现，用于从队列中获取元素。如果队列为空，该方法会等待一段时间直到队列中有元素可用，或者超过指定的等待时间。

public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {long nanos = unit.toNanos(timeout); // 将timeout转换为纳秒单位final ReentrantLock lock = this.lock; // 获取队列的独占锁lock.lockInterruptibly(); // 可中断地获取锁try {while (count == 0) { // 如果队列为空if (nanos <= 0) // 判断是否超过等待时间return null; // 如果超时且队列为空，返回nullnanos = notEmpty.awaitNanos(nanos); // 等待队列不为空或者超时}return dequeue(); // 队列不为空，执行出队操作并返回元素} finally {lock.unlock(); // 释放锁}
}/*** 从阻塞队列中出队（移除元素）的方法。* 这里的阻塞队列是一个循环数组实现的。*/
private E dequeue() {//assert语句：这里有两个注释掉的assert语句，通常用于在代码中插入断言，用于调试和测试目的。在生产环境中，通常会关闭断言，因此这里注释掉了。// assert lock.getHoldCount() == 1;// assert items[takeIndex] != null;final Object[] items = this.items; // 获取队列中的元素数组，将队列中的元素数组赋值给局部变量items，这样可以提高执行效率，因为后面的代码会多次使用到items数组。@SuppressWarnings("unchecked")E x = (E) items[takeIndex]; // 获取当前索引处的元素（将队首元素出队），并强制转换为泛型类型Eitems[takeIndex] = null; // 将当前索引处的元素设为null，表示该位置已经没有元素if (++takeIndex == items.length) // 调整索引，如果索引超过数组长度则置为0，实现循环数组效果takeIndex = 0;count--; // 减少队列中元素的计数if (itrs != null) // 通知迭代器，队列中的元素已被移除itrs.elementDequeued();notFull.signal(); // 通知等待的生产者线程，队列不再满，可以继续往队列中添加元素return x; // 返回出队的元素
}

LinkedBlockingQueue阻塞队列的poll方法的实现，用于从队列的头部获取元素。如果队列为空，该方法会等待一段时间直到队列中有元素可用，或者超过指定的等待时间。

public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {E x = null;int c = -1;long nanos = unit.toNanos(timeout); // 将timeout转换为纳秒单位final AtomicInteger count = this.count; // 获取队列元素计数器final ReentrantLock takeLock = this.takeLock; // 获取队列的取元素锁takeLock.lockInterruptibly(); // 可中断地获取取元素锁try {while (count.get() == 0) { // 如果队列为空if (nanos <= 0)return null; // 如果超时且队列为空，返回nullnanos = notEmpty.awaitNanos(nanos); // 等待队列不为空或者超时}x = dequeue(); // 从队列头部删除一个元素并返回c = count.getAndDecrement(); // 获取并递减队列元素计数器if (c > 1)notEmpty.signal(); // 如果队列不为空，则通知其他线程队列中有元素可取} finally {takeLock.unlock(); // 释放取元素锁}if (c == capacity)signalNotFull(); // 如果队列之前满了，通知其他线程队列有空位可以添加元素return x; // 返回获取的元素
}/*** 从链表中取出元素并返回。*/
private E dequeue() {// assert takeLock.isHeldByCurrentThread(); // 确保当前线程持有takeLock锁// assert head.item == null; // 确保链表头节点的item字段为null，链表状态正确Node<E> h = head; // 获取链表的头节点Node<E> first = h.next; // 获取链表中的下一个节点firsth.next = h; // 将原先的头节点h的next指针指向自身，帮助GC回收原头节点head = first; // 更新链表的头节点为first，即移除原先的头节点E x = first.item; // 获取first节点中的元素值first.item = null; // 将first节点的元素置空，帮助GC回收return x; // 返回取出的元素值
}

线程发生异常，会被移出线程池吗？

答案是会的，那有没有可能核心线程数在执行任务时都出错了，导致所有核心线程都被移出了线程池？

在源码中，当执行任务时出现异常时，最终会执行processWorkerExit()，执行完这个方法后，当前线程也就自然消亡了，但是！processWorkerExit()方法中会额外再新增一个线程，这样就能维持住固定的核心线程数。

/*
*processWorkerExit()对应代码
*/Worker(Runnable firstTask) {setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker禁止中断直到 runWorkerthis.firstTask = firstTask;this.thread = getThreadFactory().newThread(this);}public void run() {runWorker(this);}final void runWorker(Worker w) {// 获取当前工作线程的 Thread 对象Thread wt = Thread.currentThread();// 获取工作线程的第一个任务并设置为 null，以避免重复执行该任务Runnable task = w.firstTask;w.firstTask = null;// 允许中断当前工作线程w.unlock();	// allow interrupts// 标志变量，用于表示工作线程是否突然完成任务（由于异常）boolean completedAbruptly = true;try {// 循环执行任务，直到没有任务可执行while (task != null || (task = getTask()) != null) {// 获取工作线程的锁，确保每次只有一个线程执行任务w.lock();// If pool is stopping, ensure thread is interrupted; //如果池正在停止，确保线程被中断；// if not, ensure thread is not interrupted.  This    // 如果没有，确保线程不被中断。 这// requires a recheck in second case to deal with		// 第二种情况需要重新检查来处理// shutdownNow race while clearing interrupt			// shutdownNow 清除中断时进行竞争// 检查线程池状态，如果线程池正在停止或工作线程被中断，则中断当前线程if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||(Thread.interrupted() && runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&!wt.isInterrupted())wt.interrupt();try {// 在执行任务前，调用 beforeExecute 方法进行必要的设置或检查beforeExecute(wt, task);Throwable thrown = null;try {// 执行任务的实际代码task.run();} catch (RuntimeException x) {thrown = x; throw x;} catch (Error x) {thrown = x; throw x;} catch (Throwable x) {// 对于其他异常，使用 Error 封装并抛出，以便传播给 UncaughtExceptionHandlerthrown = x; throw new Error(x);} finally {// 任务执行后，调用 afterExecute 方法进行清理或记录操作afterExecute(task, thrown);}} finally {// 清空当前任务，增加已完成任务计数，并释放锁，允许其他线程继续task = null;w.completedTasks++;w.unlock();}}// 正常完成任务循环，将 completedAbruptly 设置为 falsecompletedAbruptly = false;} finally {// 处理工作线程退出，传递工作线程和 completedAbruptly 的值给该方法processWorkerExit(w, completedAbruptly);}
}/**Performs cleanup and bookkeeping for a dying worker. Called only from worker threads. Unless completedAbruptly is set, assumes that workerCount has already been adjusted to account for exit. This method removes thread from worker set, and possibly terminates the pool or replaces the worker if either it exited due to user task exception or if fewer than corePoolSize workers are running or queue is non-empty but there are no workers.Params:w – the worker completedAbruptly – if the worker died due to user exception* 执行工作线程退出时的清理和记录操作。只在工作线程内调用。* 如果 completedAbruptly 未设置，则假定 workerCount 已经被调整以记录退出。* 该方法从工作线程集合中移除当前线程，并在以下情况下终止线程池或替换工作线程：* 1. 工作线程因用户任务异常而退出；* 2. 运行的核心线程数少于 corePoolSize；* 3. 队列非空但没有可用的工作线程。** @param w                工作线程* @param completedAbruptly 工作线程是否因用户异常退出*/private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {// 如果工作线程突然完成（由于用户异常等），则需要减少 workerCount 计数if (completedAbruptly)// If abrupt, then workerCount wasn't adjusted// 如果是突然的，那么workerCount没有被调整decrementWorkerCount();final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {// 更新已完成任务计数completedTaskCount += w.completedTasks;// 从工作线程集合中移除当前线程workers.remove(w);} finally {mainLock.unlock();}// 尝试终止线程池tryTerminate();int c = ctl.get();if (runStateLessThan(c, STOP)) {if (!completedAbruptly) {// 计算最小线程数，考虑核心线程是否超时等因素int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;if (min == 0 && !workQueue.isEmpty())min = 1;if (workerCountOf(c) >= min)return; // replacement not needed // 无需替换工作线程，直接返回}// 添加新的工作线程addWorker(null, false);}}

Tomcat是如何自定义线程池的？

Tomcat中用的线程池为org.apache.tomcat.util.threads.ThreadPoolExecutor，注意类名和JUC下的一样，但是包名不一样。

Tomcat会创建这个线程池：

public void createExecutor() {internalExecutor = true;// 标记该线程池为内部创建的TaskQueue taskqueue = new TaskQueue();// 创建一个自定义的任务队列 TaskQueue// 创建一个自定义的线程工厂 TaskThreadFactoryTaskThreadFactory tf = new TaskThreadFactory(getName() + "-exec-", daemon,getThreadPriority());// 创建线程池 executor，并配置线程池的参数executor = new ThreadPoolExecutor(getMinSpareThreads(), getMaxThreads(), 60,TimeUnit.SECONDS,taskqueue, tf);taskqueue.setParent( (ThreadPoolExecutor) executor);// 将线程池 executor 设置为任务队列 taskqueue 的父线程池
}// getMinSpareThreads(),     // 核心线程数//        getMaxThreads(),          // 最大线程数//        60,                       // 线程空闲时间（单位：秒）//        TimeUnit.SECONDS,         // 空闲时间的时间单位//        taskqueue,                // 自定义任务队列 TaskQueue//        tf                        // 自定义线程工厂 TaskThreadFactory

注入传入的队列为TaskQueue，它的入队逻辑为：

/*** 重写了offer()方法，用于决定将任务加入队列的策略。* * @param o 待加入队列的任务（实现了Runnable接口的对象）* @return 如果成功将任务加入队列，则返回true，否则返回false*/
@Override
public boolean offer(Runnable o) {// 如果没有父线程池，直接调用父类ArrayBlockingQueue的offer()方法，将任务加入队列if (parent == null) {return super.offer(o);}// 如果父线程池中的线程数已经达到最大线程数，则直接将任务加入队列，不再尝试创建新的线程if (parent.getPoolSizeNoLock() == parent.getMaximumPoolSize()) {return super.offer(o);}// 如果父线程池中有空闲线程，直接将任务加入队列，不再尝试创建新的线程if (parent.getSubmittedCount() <= parent.getPoolSizeNoLock()) {return super.offer(o);}// 如果当前线程池的线程数小于最大线程数，返回false，拒绝将任务加入队列（为了新开线程）if (parent.getPoolSizeNoLock() < parent.getMaximumPoolSize()) {return false;}// 如果以上条件都不满足，将任务加入队列return super.offer(o);
}

特殊在：

入队时，如果线程池的线程个数等于最大线程池数才入队
入队时，如果线程池的线程个数小于最大线程池数，会返回false，表示入队失败

这样就控制了，Tomcat的这个线程池，在提交任务时：

仍然会先判断线程个数是否小于核心线程数，如果小于则创建线程
如果等于核心线程数，会入队，但是线程个数小于最大线程数会入队失败，从而会去创建线程

所以随着任务的提交，会优先创建线程，直到线程个数等于最大线程数才会入队。

当然其中有一个比较细的逻辑是：在提交任务时，如果正在处理的任务数小于线程池中的线程个数，那么也会直接入队，而不会去创建线程，也就是上面源码中getSubmittedCount的作用。

线程池源码的基础属性和方法

在线程池的源码中，会通过一个AtomicInteger类型的变量ctl，来表示线程池的状态和当前线程池中的工作线程数量。

一个Integer占4个字节，也就是32个bit，线程池有5个状态：

RUNNING
SHUTDOWN
STOP
TIDYING
TERMINATED

2个bit能表示4种状态，那5种状态就至少需要三个bit位，比如在线程池的源码中就是这么来表示的：

private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;// runState is stored in the high-order bits //高三位表示状态
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;

Integer.SIZE为32，所以COUNT_BITS为29，最终各个状态对应的二级制为：

RUNNING：11100000 00000000 00000000 00000000
SHUTDOWN：00000000 00000000 00000000 00000000
STOP：00100000 00000000 00000000 00000000
TIDYING：01000000 00000000 00000000 00000000
TERMINATED：01100000 00000000 00000000 00000000

所以，只需要使用一个Integer数字的最高三个bit，就可以表示5种线程池的状态，而剩下的29个bit就可以用来表示工作线程数，比如，假如ctl为：11100000 00000000 0000000000001010，就表示线程池的状态为RUNNING，线程池中目前在工作的线程有10个，这里说的“在工作”意思是线程活着，要么在执行任务，要么在阻塞等待任务。

同时，在线程池中也提供了一些方法用来获取线程池状态和工作线程数，比如：

// 29，二进制为00000000 00000000 00000000 00011101
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;// 00011111 11111111 11111111 11111111
private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;// ~CAPACITY为11100000 00000000 00000000 00000000
// &操作之后，得到就是c的高3位
private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; 
}// CAPACITY为00011111 11111111 11111111 11111111
// &操作之后，得到的就是c的低29位
private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; 
}

同时，还有一个方法：

/*ctlOf方法用于将线程池的运行状态(rs)和工作线程数量(wc)合并成一个32位的控制变量(ctl)。
控制变量ctl用于存储线程池的运行状态和工作线程数量信息，其中高3位表示运行状态，低29位表示工作线程数量。*/
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; 
}

就是用来把运行状态和工作线程数量进行合并的一个方法，不过传入这个方法的两个int数字有限制，rs的低29位都得为0，wc的高3位都得为0，这样经过或运算之后，才能得到准确的ctl。

同时，还有一些相关的方法：

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;// c状态是否小于s状态，比如RUNNING小于SHUTDOWN
private static boolean runStateLessThan(int c, int s) {return c < s;
}// c状态是否大于等于s状态，比如STOP大于SHUTDOWN
private static boolean runStateAtLeast(int c, int s) {return c >= s;
}// c状态是不是RUNNING，只有RUNNING是小于SHUTDOWN的
private static boolean isRunning(int c) {return c < SHUTDOWN;
}// 通过cas来增加工作线程数量，直接对ctl进行加1
// 这个方法没考虑是否超过最大工作线程数的（2的29次方）限制，源码中在调用该方法之前会进行判断的
private boolean compareAndIncrementWorkerCount(int expect) {return ctl.compareAndSet(expect, expect + 1);
}// 通过cas来减少工作线程数量，直接对ctl进行减1
private boolean compareAndDecrementWorkerCount(int expect) {return ctl.compareAndSet(expect, expect - 1);
}

前面说到线程池有5个状态，这5个状态分别表示：

RUNNING：线程池正常运行中，可以正常的接受并处理任务
SHUTDOWN：线程池关闭了，不能接受新任务，但是线程池会把阻塞队列中的剩余任务执行完，剩余任务都处理完之后，会中断所有工作线程
STOP：线程池停止了，不能接受新任务，并且也不会处理阻塞队列中的任务，会中断所有工作线程
TIDYING：当前线程池中的工作线程都被停止后，就会进入TIDYING
TERMINATED：线程池处于TIDYING状态后，会执行terminated()方法，执行完后就会进入TERMINATED状态，在ThreadPoolExecutor中terminated()是一个空方法，可以自定义线程池重写这个方法

execute方法

public void execute(Runnable command) {if (command == null)throw new NullPointerException();// 获取ctl// ctl初始值是ctlOf(RUNNING, 0)，表示线程池处于运行中，工作线程数为0int c = ctl.get();// 工作线程数小于corePoolSize，则添加工作线程，并把command作为该线程要执行的任务if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {// true表示添加的是核心工作线程，具体一点就是，在addWorker内部会判断当前工作线程数是不是超过了corePoolSize// 如果超过了则会添加失败，addWorker返回false，表示不能直接开启新的线程来执行任务，而是应该先入队if (addWorker(command, true))return;// 如果添加核心工作线程失败，那就重新获取ctl，可能是线程池状态被其他线程修改了// 也可能是其他线程也在向线程池提交任务，导致核心工作线程已经超过了corePoolSizec = ctl.get();}// 线程池状态是否还是RUNNING，如果是就把任务添加到阻塞队列中if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {// 在任务入队时，线程池的状态可能也会发生改变// 再次检查线程池的状态，如果线程池不是RUNNING了，那就不能再接受任务了，就得把任务从队列中移除，并进行拒绝策略// 如果线程池的状态没有发生改变，仍然是RUNNING，那就不需要把任务从队列中移除掉// 不过，为了确保刚刚入队的任务有线程会去处理它，需要判断一下工作线程数，如果为0，那就添加一个非核心的工作线程// 添加的这个线程没有自己的任务，目的就是从队列中获取任务来执行int recheck = ctl.get();if (! isRunning(recheck) && remove(command))reject(command);else if (workerCountOf(recheck) == 0)addWorker(null, false);}// 如果线程池状态不是RUNNING，或者线程池状态是RUNNING但是队列满了，则去添加一个非核心工作线程// 实际上，addWorker中会判断线程池状态如果不是RUNNING，是不会添加工作线程的// false表示非核心工作线程，作用是，在addWorker内部会判断当前工作线程数已经超过了maximumPoolSize，如果超过了则会添加不成功，执行拒绝策略else if (!addWorker(command, false))reject(command);
}

addWorker方法

addWorker方法是核心方法，是用来添加线程的，core参数表示添加的是核心线程还是非核心线程。

在看这个方法之前，我们不妨先自己来分析一下，什么是添加线程？

实际上就要开启一个线程，不管是核心线程还是非核心线程其实都只是一个普通的线程，而核心和非核心的区别在于：

1.如果是要添加核心工作线程，那么就得判断目前的工作线程数是否超过corePoolSize

如果没有超过，则直接开启新的工作线程执行任务
如果超过了，则不会开启新的工作线程，而是把任务进行入队

2.如果要添加的是非核心工作线程，那就要判断目前的工作线程数是否超过maximumPoolSize

如果没有超过，则直接开启新的工作线程执行任务
如果超过了，则拒绝执行任务

所以在addWorker方法中，首先就要判断工作线程有没有超过限制，如果没有超过限制再去开启一个线程。

并且在addWorker方法中，还得判断线程池的状态，如果线程池的状态不是RUNNING状态了，那就没必要要去添加线程了，当然有一种特例，就是线程池的状态是SHUTDOWN，但是队列中有任务，那此时还是需要添加添加一个线程的。

那这种特例是如何产生的呢？

我们前面提到的都是开启新的工作线程，那么工作线程怎么回收呢？不可能开启的工作线程一直活着，因为如果任务由多变少，那也就不需要过多的线程资源，所以线程池中会有机制对开启的工作线程进行回收，如何回收的，后文会提到，我们这里先分析，有没有可能线程池中所有的线程都被回收了，答案的是有的。

首先非核心工作线程被回收是可以理解的，那核心工作线程要不要回收掉呢？其实线程池存在的意义，就是提前生成好线程资源，需要线程的时候直接使用就可以，而不需要临时去开启线程，所以正常情况下，开启的核心工作线程是不用回收掉的，就算暂时没有任务要处理，也不用回收，就让核心工作线程在那等着就可以了。

但是！在线程池中有这么一个参数：allowCoreThreadTimeOut，表示是否允许核心工作线程超时，意思就是是否允许核心工作线程回收，默认这个参数为false，但是我们可以调用allowCoreThreadTimeOut(boolean value)来把这个参数改为true，只要改了，那么核心工作线程也就会被回收了，那这样线程池中的所有工作线程都可能被回收掉，那如果所有工作线程都被回收掉之后，阻塞队列中来了一个任务，这样就形成了特例情况。

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {retry:for (;;) {int c = ctl.get();int rs = runStateOf(c);// 线程池如果是SHUTDOWN状态并且队列非空则创建线程，如果队列为空则不创建线程了// 线程池如果是STOP状态则直接不创建线程了// Check if queue empty only if necessary.if (rs >= SHUTDOWN &&! (rs == SHUTDOWN &&firstTask == null &&! workQueue.isEmpty()))return false;// 判断工作线程数是否超过了限制// 如果超过限制了，则return false// 如果没有超过限制，则修改ctl，增加工作线程数，cas成功则退出外层retry循环，去创建新的工作线程// 如果cas失败，则表示有其他线程也在提交任务，也在增加工作线程数，此时重新获取ctl// 如果发现线程池的状态发生了变化，则继续回到retry，重新判断线程池的状态是不是SHUTDOWN或STOP// 如果状态没有变化，则继续利用cas来增加工作线程数，直到cas成功for (;;) {int wc = workerCountOf(c);if (wc >= CAPACITY ||wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))return false;if (compareAndIncrementWorkerCount(c))break retry;c = ctl.get();  // Re-read ctlif (runStateOf(c) != rs)continue retry;// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop}}// ctl修改成功，也就是工作线程数+1成功// 接下来就要开启一个新的工作线程了boolean workerStarted = false;boolean workerAdded = false;Worker w = null;try {// Worker实现了Runnable接口// 在构造一个Worker对象时，就会利用ThreadFactory新建一个线程// Worker对象有两个属性：// Runnable firstTask：表示Worker待执行的第一个任务，第二个任务会从阻塞队列中获取// Thread thread：表示Worker对应的线程，就是这个线程来获取队列中的任务并执行的w = new Worker(firstTask);// 拿出线程对象，还没有startfinal Thread t = w.thread;if (t != null) {final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {// Recheck while holding lock.// Back out on ThreadFactory failure or if// shut down before lock acquired.int rs = runStateOf(ctl.get());// 如果线程池的状态是RUNNING// 或者线程池的状态变成了SHUTDOWN，但是当前线程没有自己的第一个任务，那就表示当前调用addWorker方法是为了从队列中获取任务来执行// 正常情况下线程池的状态如果是SHUTDOWN，是不能创建新的工作线程的，但是队列中如果有任务，那就是上面说的特例情况if (rs < SHUTDOWN ||(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {// 如果Worker对象对应的线程已经在运行了，那就有问题，直接抛异常if (t.isAlive()) // precheck that t is startablethrow new IllegalThreadStateException();// workers用来记录当前线程池中工作线程，调用线程池的shutdown方法时会遍历worker对象中断对应线程workers.add(w);// largestPoolSize用来跟踪线程池在运行过程中工作线程数的峰值int s = workers.size();if (s > largestPoolSize)largestPoolSize = s;workerAdded = true;}} finally {mainLock.unlock();}// 运行线程if (workerAdded) {t.start();workerStarted = true;}}} finally {// 在上述过程中如果抛了异常，需要从works中移除所添加的work，并且还要修改ctl，工作线程数-1，表示新建工作线程失败if (! workerStarted)addWorkerFailed(w);}// 最后表示添加工作线程成功return workerStarted;
}

所以，对于addWorker方法，核心逻辑就是：

先判断工作线程数是否超过了限制
修改ctl，使得工作线程数+1
构造Work对象，并把它添加到workers集合中
启动Work对象对应的工作线程

runWorker方法

那工作线程在运行过程中，到底在做什么呢？我们看看Work的构造方法：

/*** Worker类的构造函数，用于创建一个新的工作线程。** @param firstTask 要执行的第一个任务，为一个Runnable对象。*/
Worker(Runnable firstTask) {// 将工作线程的状态设置为-1，表示正在创建。setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker //禁止中断直到 runWorker// 将传入的第一个任务赋值给实例变量firstTask，表示该工作线程需要执行的第一个任务。this.firstTask = firstTask;// 通过线程工厂获取一个新的线程，并将Worker实例本身作为线程的Runnable任务。this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}

在利用ThreadFactory创建线程时，会把this，也就是当前Work对象作为Runnable传给线程，所以工作线程运行时，就会执行Worker的run方法：

public void run() {// 这个方法就是工作线程运行时的执行逻辑runWorker(this);
}

final void runWorker(Worker w) {// 就是当前工作线程Thread wt = Thread.currentThread();// 把Worker要执行的第一个任务拿出来Runnable task = w.firstTask;w.firstTask = null;// 这个地方，后面单独分析中断的时候来分析w.unlock(); // allow interruptsboolean completedAbruptly = true;try {// 判断当前线程是否有自己的第一个任务，如果没有就从阻塞队列中获取任务// 如果阻塞队列中也没有任务，那线程就会阻塞在这里// 但是并不会一直阻塞，在getTask方法中，会根据我们所设置的keepAliveTime来设置阻塞时间// 如果当前线程去阻塞队列中获取任务时，等了keepAliveTime时间，还没有获取到任务，则getTask方法返回null，相当于退出循环// 当然并不是所有线程都会有这个超时判断，主要还得看allowCoreThreadTimeOut属性和当前的工作线程数等等，后面单独分析// 目前，我们只需要知道工作线程在执行getTask()方法时，可能能直接拿到任务，也可能阻塞，也可能阻塞超时最终返回nullwhile (task != null || (task = getTask()) != null) {// 只要拿到了任务，就要去执行任务// Work先加锁，跟shutdown方法有关，先忽略，后面会分析w.lock();// If pool is stopping, ensure thread is interrupted;// if not, ensure thread is not interrupted.  This// requires a recheck in second case to deal with// shutdownNow race while clearing interrupt// 下面这个if，最好把整篇文章都看完之后再来看这个if的逻辑// 工作线程在运行过程中// 如果发现线程池的状态变成了STOP，正常来说当前工作线程的中断标记应该为true，如果发现中断标记不为true，则需要中断自己// 如果线程池的状态不是STOP，要么是RUNNING，要么是SHUTDOWN// 但是如果发现中断标记为true，那是不对的，因为线程池状态不是STOP，工作线程仍然是要正常工作的，不能中断掉// 就算是SHUTDOWN，也要等任务都执行完之后，线程才结束，而目前线程还在执行任务的过程中，不能中断// 所以需要重置线程的中断标记，不过interrupted方法会自动清空中断标记// 清空为中断标记后，再次判断一下线程池的状态，如果又变成了STOP，那就仍然中断自己// 中断了自己后，会把当前任务执行完，在下一次循环调用getTask()方法时，从阻塞队列获取任务时，阻塞队列会负责判断当前线程的中断标记// 如果发现中断标记为true，那就会抛出异常，最终退出while循环，线程执行结束if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||(Thread.interrupted() &&runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&!wt.isInterrupted())wt.interrupt();try {// 空方法，给自定义线程池来实现beforeExecute(wt, task);Throwable thrown = null;try {// 执行任务// 注意执行任务时可能会抛异常，如果抛了异常会先依次执行三个finally，从而导致completedAbruptly = false这行代码没有执行/*如果在执行task.run()的过程中调用了executor.shutdown()，已提交的任务会继续执行完成，但线程池不再接受新的任务。如果调用了executor.shutdownNow()，线程池会尝试中断正在等待执行的任务，并返回尚未执行的任务列表，但不会影响正在执行的任务。*/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 {// 空方法，给自定义线程池来实现afterExecute(task, thrown);}} finally {task = null;w.completedTasks++; // 跟踪当前Work总共执行了多少了任务w.unlock();}}// 正常退出了While循环// 如果是执行任务的时候抛了异常，虽然也退出了循环，但是是不会执行这行代码的，只会直接进去下面的finally块中// 所以，要么是线程从队列中获取任务时阻塞超时了从而退出了循环会进入到这里// 要么是线程在阻塞的过程中被中断了，在getTask()方法中会处理中断的情况，如果被中断了，那么getTask()方法会返回null，从而退出循环// completedAbruptly=false，表示线程正常退出completedAbruptly = false;} finally {// 因为当前线程退出了循环，如果不做某些处理，那么这个线程就运行结束了，就是上文说的回收（自然消亡）掉了，线程自己运行完了也就结束了// 但是如果是由于执行任务的时候抛了异常，那么这个线程不应该直接结束，而应该继续从队列中获取下一个任务// 可是代码都执行到这里了，该怎么继续回到while循环呢，怎么实现这个效果呢？// 当然，如果是由于线程被中断了，或者线程阻塞超时了，那就应该正常的运行结束// 只不过有一些善后工作要处理，比如修改ctl，工作线程数-1processWorkerExit(w, completedAbruptly);}
}

processWorkerExit方法

private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {// 如果completedAbruptly为true，表示是执行任务的时候抛了异常，那就修改ctl，工作线程数-1// 如果completedAbruptly为false，表示是线程阻塞超时了或者被中断了，实际上也要修改ctl，工作线程数-1// 只不过在getTask方法中已经做过了，这里就不用再做一次了if (completedAbruptly) // If abrupt, then workerCount wasn't adjusteddecrementWorkerCount();final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {// 当前Work要运行结束了，将完成的任务数累加到线程池上completedTaskCount += w.completedTasks;// 将当前Work对象从workers中移除workers.remove(w);} finally {mainLock.unlock();}// 因为当前是处理线程退出流程中，所以要尝试去修改线程池的状态为TINDYINGtryTerminate();int c = ctl.get();// 如果线程池的状态为RUNNING或者SHUTDOWN，则可能要替补一个线程if (runStateLessThan(c, STOP)) {// completedAbruptly为false，表示线程是正常要退出了，则看是否需要保留线程if (!completedAbruptly) {// 如果allowCoreThreadTimeOut为true，但是阻塞队列中还有任务，那就至少得保留一个工作线程来处理阻塞队列中的任务// 如果allowCoreThreadTimeOut为false，那min就是corePoolSize，表示至少得保留corePoolSize个工作线程活着int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())min = 1;// 如果当前工作线程数大于等于min，则表示符合所需要保留的最小线程数，那就直接return，不会调用下面的addWorker方法新开一个工作线程了if (workerCountOf(c) >= min)return; // replacement not needed}// 如果线程池的状态为RUNNING或者SHUTDOWN// 如果completedAbruptly为true，表示当前线程是执行任务时抛了异常，那就得新开一个工作线程// 如果completedAbruptly为false，但是不符合所需要保留的最小线程数，那也得新开一个工作线程addWorker(null, false);}
}

总结一下，某个工作线程正常情况下会不停的循环从阻塞队列中获取任务来执行，正常情况下就是通过阻塞来保证线程永远活着，但是会有一些特殊情况：

如果线程被中断了，那就会退出循环，然后做一些善后处理，比如ctl中的工作线程数-1，然后自己运行结束
如果线程阻塞超时了，那也会退出循环，此时就需要判断线程池中的当前工作线程够不够，比如是否有corePoolSize个工作线程，如果不够就需要新开一个线程，然后当前线程自己运行结束，这种看上去效率比较低，但是也没办法，当然如果当前工作线程数足够，那就正常，自己正常的运行结束即可
如果线程是在执行任务的时候抛了异常，从而退出循环，那就直接新开一个线程作为替补，当然前提是线程池的状态是RUNNING

getTask方法

private Runnable getTask() {boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?for (;;) {int c = ctl.get();int rs = runStateOf(c);// Check if queue empty only if necessary.// 如果线程池状态是STOP，表示当前线程不需要处理任务了，那就修改ctl工作线程数-1// 如果线程池状态是SHUTDOWN，但是阻塞队列中为空，表示当前任务没有任务要处理了，那就修改ctl工作线程数-1// return null表示当前线程无需处理任务，线程退出if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {decrementWorkerCount();return null;}// 当前工作线程数int wc = workerCountOf(c);// Are workers subject to culling?// 用来判断当前线程是无限阻塞还是超时阻塞，如果一个线程超时阻塞，那么一旦超时了，那么这个线程最终就会退出// 如果是无限阻塞，那除非被中断了，不然这个线程就一直等着获取队列中的任务// allowCoreThreadTimeOut为true，表示线程池中的所有线程都可以被回收掉，则当前线程应该直接使用超时阻塞，一旦超时就回收// allowCoreThreadTimeOut为false，则要看当前工作线程数是否超过了corePoolSize，如果超过了，则表示超过部分的线程要用超时阻塞，一旦超时就回收boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;// 如果工作线程数超过了工作线程的最大限制或者线程超时了，则要修改ctl，工作线程数减1，并且return null// return null就会导致外层的while循环退出，从而导致线程直接运行结束// 直播课程里会细讲timed && timedOutif ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {if (compareAndDecrementWorkerCount(c))return null;continue;}try {// 要么超时阻塞，要么无限阻塞Runnable r = timed ? workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) : workQueue.take();// 表示没有超时，在阻塞期间获取到了任务if (r != null)return r;// 超时了，重新进入循环，上面的代码会判断出来当前线程阻塞超时了，最后return null，线程会运行结束timedOut = true;} catch (InterruptedException retry) {// 从阻塞队列获取任务时，被中断了，也会再次进入循环，此时并不是超时，但是重新进入循环后，会判断线程池的状态// 如果线程池的状态变成了STOP或者SHUTDOWN，最终也会return null，线程会运行结束// 但是如果线程池的状态仍然是RUNNING，那当前线程会继续从队列中去获取任务，表示忽略了本次中断// 只有通过调用线程池的shutdown方法或shutdownNow方法才能真正中断线程池中的线程timedOut = false;}}
}

特别注意：只有通过调用线程池的shutdown方法或shutdownNow方法才能真正中断线程池中的线程。

因为在java，中断一个线程，只是修改了该线程的一个标记，并不是直接kill了这个线程，被中断的线程到底要不要消失，由被中断的线程自己来判断，比如上面代码中，线程遇到了中断异常，它可以选择什么都不做，那线程就会继续进行外层循环，如果选择return，那就退出了循环，后续就会运行结束从而消失。

shutdown方法

调用线程池的shutdown方法，表示要关闭线程池，不接受新任务，但是要把阻塞队列中剩余的任务执行完。

根据前面execute方法的源码，只要线程池的状态不是RUNNING，那么就表示线程池不接受新任务，所以shutdown方法要做的第一件事情就是修改线程池状态。

那第二件事情就是要中断线程池中的工作线程，这些工作线程要么在执行任务，要么在阻塞等待任务：

对于在阻塞等待任务的线程，直接中断即可，
对于正在执行任务的线程，其实只要等它们把任务执行完，就可以中断了，因为此时线程池不能接受新任务，所以正在执行的任务就是最后剩余的任务


public void shutdown() {final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();			// 获取mainLock锁try {checkShutdownAccess(); // 检查当前线程是否有权限关闭线程池advanceRunState(SHUTDOWN); // 修改ctl，修改线程池状态为SHUTDOWN，不再接受新的任务interruptIdleWorkers(); // 中断所有处于空闲状态的工作线程onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor// 调用空方法，供子类扩展使用（ScheduledThreadPoolExecutor在这里进行定制）} finally {mainLock.unlock();	// 释放mainLock锁}// 调用terminated方法tryTerminate();  // 尝试终止线程池
}

// 中断所有处于空闲状态的工作线程
private void interruptIdleWorkers() {interruptIdleWorkers(false);
}/*** 中断所有处于空闲状态的工作线程。* @param onlyOne 是否只中断一个空闲线程*/
private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {// 遍历所有正在工作的线程，要么在执行任务，要么在阻塞等待任务for (Worker w : workers) {Thread t = w.thread;// 如果线程没有被中断，并且能够拿到锁，就中断线程// Worker在执行任务时会先加锁，执行完任务之后会释放锁// 所以只要这里拿到了锁，就表示线程空出来了，可以中断了if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {try {t.interrupt();} catch (SecurityException ignore) {} finally {w.unlock();}}if (onlyOne)break;}} finally {mainLock.unlock();}
}

// shutdown()、shutdownNow()都是调用的这个
final void tryTerminate() {for (;;) {int c = ctl.get();// 判断是否满足可以转换为TERMINATED的条件// 1. 线程池状态为RUNNING，则返回true；否则，返回false；// 2. 当前状态至少为TIDYING（只有TIDYING、TERMINATED符合）// 3. 当前状态为SHUTDOWN且队列非空。if (isRunning(c) || runStateAtLeast(c, TIDYING) || (runStateOf(c) == SHUTDOWN && !workQueue.isEmpty()))return;// 如果当前状态不满足以上条件，但是workerCount不为0，中断一个空闲线程if (workerCountOf(c) != 0) {interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);return;}final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {// 进行CAS操作，尝试将状态转换为TIDYINGif (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {try {// 状态转换成功，调用terminated方法完成终止操作terminated();} finally {// 将状态设置为TERMINATED，并唤醒所有等待终止的线程ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));termination.signalAll();}return;}} finally {mainLock.unlock();}// else retry on failed CAS}
}protected void terminated() { }

/*** 将线程池的运行状态推进到目标状态。* 使用CAS操作更新线程池的ctl值，将运行状态推进到目标状态。* @param targetState 目标状态，可以是SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED之一*/
private void advanceRunState(int targetState) {for (;;) {int c = ctl.get();// 判断当前运行状态是否已经达到或超过目标状态，若是，则直接退出循环if (runStateAtLeast(c, targetState) ||ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))))break;}
}

不过还有一个种情况，就是目前所有工作线程都在执行任务，但是阻塞队列中还有剩余任务，那逻辑应该就是这些工作线程执行完当前任务后要继续执行队列中的剩余任务，但是根据我们看到的shutdown方法的逻辑，发现这些工作线程在执行完当前任务后，就会释放锁，那就可能会被中断掉，那队列中剩余的任务怎么办呢？

工作线程一旦被中断，就会进入processWorkerExit方法，根据前面的分析，我们发现，在这个方法中会会线程池状态为SHUTDOWN进行判断，会重新生成新的工作线程，那么这样就能保证队列中剩余的任务一定会被执行完。

shutdownNow方法

看懂了shutdown方法，再来看shutdownNow方法就简单了。

public List<Runnable> shutdownNow() {List<Runnable> tasks;final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();			// 获取mainLock锁try {checkShutdownAccess();// 检查当前线程是否有权限关闭线程池advanceRunState(STOP);// 修改ctl，修改线程池状态为STOP，防止新任务被接受interruptWorkers();// 中断所有工作线程，让它们尽快终止tasks = drainQueue();// 返回阻塞队列中剩余的任务} finally {mainLock.unlock();	// 释放mainLock锁}// 调用terminated方法tryTerminate();	// 尝试终止线程池return tasks;	// 返回未执行的任务列表
}

private void interruptWorkers() {final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {// 中断所有工作线程，不管有没有在执行任务for (Worker w : workers)w.interruptIfStarted();} finally {mainLock.unlock();}
}void interruptIfStarted() {Thread t;// 只要线程没有被中断，那就中断线程，中断的线程虽然也会进入processWorkerExit方法，但是该方法中判断了线程池的状态// 线程池状态为STOP的情况下，不会再开启新的工作线程了// 这里getState>-0表示，一个工作线程在创建好，但是还没运行时，这时state为-1，可以看看Worker的构造方法就知道了// 表示一个工作线程还没开始运行，不能被中断，就算中断也没意义，都还没运行if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {try {t.interrupt();} catch (SecurityException ignore) {}}
}Worker(Runnable firstTask) {setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker禁止中断直到 runWorkerthis.firstTask = firstTask;this.thread = getThreadFactory().newThread(this);}

如果在执行task.run()的过程中调用了executor.shutdown()，已提交的任务（包括正在执行和在队列中等待的任务）会继续执行完成，但线程池不再接受新的任务，如果在调用shutdown()方法后提交新的任务，将会抛出RejectedExecutionException异常。如果调用了executor.shutdownNow()，线程池会尝试中断正在等待执行的任务，并返回尚未执行的任务列表，但不会影响正在执行的任务。

mainLock

在上述源码中，发现很多地方都会用到mainLock，它是线程池中的一把全局锁（读写都是同一把锁），主要是用来控制workers集合的并发安全，因为如果没有这把全局锁，就有可能多个线程公用同一个线程池对象，如果一个线程在向线程池提交任务，一个线程在shutdown线程池，如果不做并发控制，那就有可能线程池shutdown了，但是还有工作线程没有被中断，如果1个线程在shutdown（会将线程池的状态设置为SHUTDOWN，标志着线程池正在关闭过程中，不再接受新的任务提交），99个线程在提交任务，那么最终就可能导致线程池关闭了，但是线程池中的很多线程都没有停止，仍然在运行，这肯定是不行，所以需要这把全局锁来对workers集合的操作进行并发安全控制。