Java中的線程池是運(yùn)用場(chǎng)景最多的并發(fā)框架，幾乎所有需要異步或并發(fā)執(zhí)行任務(wù)的程序 都可以使用線程池。合理地使用線程池能夠帶來(lái)3個(gè)好處：

1. 降低資源消耗。通過(guò)重復(fù)利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的消耗。
2. 提高響應(yīng)速度。當(dāng)任務(wù)到達(dá)時(shí)，任務(wù)可以不需要等到線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行。
3. 提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無(wú)限制地創(chuàng)建，不僅會(huì)消耗系統(tǒng)資源， 還會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使用線程池可以進(jìn)行統(tǒng)一分配、調(diào)優(yōu)和監(jiān)控。

線程池的主要處理流程

ThreadPoolExecutor 類圖

java中的線程池都是基于ThreadPoolExecutor 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

核心屬性

// 狀態(tài)控制屬性：高3位表示線程池的運(yùn)行狀態(tài)，剩下的29位表示當(dāng)前有效的線程數(shù)量
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));

// 線程池的基本大小，當(dāng)提交一個(gè)任務(wù)到線程池時(shí)，線程池會(huì)創(chuàng)建一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，
// 即使其他空閑的基本線程能夠執(zhí)行新任務(wù)也會(huì)創(chuàng)建線程，等到需要執(zhí)行的任務(wù)數(shù)大于
// 線程池基本大小時(shí)就不再創(chuàng)建。如果調(diào)用了線程池的prestartAllCoreThreads()方法，
// 線程池會(huì)提前創(chuàng)建并啟動(dòng)所有基本線程。
private volatile int corePoolSize;

// 線程池線程最大數(shù)量，如果隊(duì)列滿了，并且已創(chuàng)建的線程數(shù)小于最大線程數(shù)，
// 則線程池會(huì)再創(chuàng)建新的線程執(zhí)行任務(wù)。如果使用了無(wú)界的任務(wù)隊(duì)列這個(gè)參數(shù)就沒(méi)什么效果。
private volatile int maximumPoolSize;

// 用于設(shè)置創(chuàng)建線程的工廠，可以通過(guò)線程工廠給每個(gè)創(chuàng)建出來(lái)的線程設(shè) 置更有意義的名字。
private volatile ThreadFactory threadFactory;

// 飽和策略，默認(rèn)情況下是AbortPolicy。
private volatile RejectedExecutionHandler handler;

// 線程池的工作線程空閑后，保持存活的時(shí)間。如果任務(wù)很多，并且每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間比較短，
// 可以調(diào)大時(shí)間，提高線程的利用率。
private volatile long keepAliveTime;

// 用于保存等待執(zhí)行的任務(wù)的阻塞隊(duì)列，具體可以參考[JAVA并發(fā)容器-阻塞隊(duì)列](https://www.jianshu.com/p/5646fb5faee1)
private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;

// 存放工作線程的容器，必須獲取到鎖才能訪問(wèn)
private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<Worker>();

// ctl的拆包和包裝
private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }
private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

• 阻塞隊(duì)列可以參考JAVA并發(fā)容器-阻塞隊(duì)列。
• ctl狀態(tài)控制屬性，高3位表示線程池的運(yùn)行狀態(tài)（runState），剩下的29位表示當(dāng)前有效的線程數(shù)量（workerCount）
• 線程池最大線程數(shù)是(1 << COUNT_BITS) - 1 = 536 870 911

線程池的運(yùn)行狀態(tài)runState

狀態(tài)	解釋
RUNNING	運(yùn)行態(tài)，可處理新任務(wù)并執(zhí)行隊(duì)列中的任務(wù)
SHUTDOW	關(guān)閉態(tài)，不接受新任務(wù)，但處理隊(duì)列中的任務(wù)
STOP	停止態(tài)，不接受新任務(wù)，不處理隊(duì)列中任務(wù)，且打斷運(yùn)行中任務(wù)
TIDYING	整理態(tài)，所有任務(wù)已經(jīng)結(jié)束，workerCount = 0 ，將執(zhí)行terminated()方法
TERMINATED	結(jié)束態(tài)，terminated() 方法已完成

RejectedExecutionHandler（拒絕策略）

• AbortPolicy：直接拋出異常。
• CallerRunsPolicy：只用調(diào)用者所在線程來(lái)運(yùn)行任務(wù)。
• DiscardOldestPolicy：丟棄隊(duì)列里最近的一個(gè)任務(wù)，并執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)。
• DiscardPolicy：不處理，丟棄掉。

核心內(nèi)部類 Worker

private final class Worker  extends AbstractQueuedSynchronizer  implements Runnable {
    // 正在執(zhí)行任務(wù)的線程
    final Thread thread;
    // 線程創(chuàng)建時(shí)初始化的任務(wù)
    Runnable firstTask;
    // 完成任務(wù)計(jì)數(shù)器
    volatile long completedTasks;

    Worker(Runnable firstTask) {
        // 在runWorker方法運(yùn)行之前禁止中斷，要中斷線程必須先獲取worker內(nèi)部的互斥鎖
        setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
        this.firstTask = firstTask;
        this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
    }

    /** delegates main run loop to outer runworker  */
    // 直接委托給外部runworker方法
    public void run() {
        runWorker(this);
    }
...
}

Worker 類他將執(zhí)行任務(wù)的線程封裝到了內(nèi)部，在初始化Worker 的時(shí)候，會(huì)調(diào)用ThreadFactory初始化新線程；Worker 繼承了AbstractQueuedSynchronizer，在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一個(gè)互斥鎖，主要目的是控制工作線程的中斷狀態(tài)。

線程的中斷一般是由其他線程發(fā)起的，比如ThreadPoolExecutor#interruptIdleWorkers(boolean)方法，它在調(diào)用過(guò)程中會(huì)去中斷worker內(nèi)部的工作線程，Work的互斥鎖可以保證正在執(zhí)行的任務(wù)不被打斷。它是怎么保證的呢？在線程真正執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候，也就是runWorker方法被調(diào)用時(shí)，它會(huì)先獲取到Work的鎖，當(dāng)我們?cè)谄渌€程需要中斷當(dāng)前線程時(shí)也需要獲取到work的互斥鎖，否則不能中斷。

構(gòu)造函數(shù)

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

通過(guò)構(gòu)造函數(shù)我們可以發(fā)現(xiàn)，構(gòu)造函數(shù)就是在對(duì)線程池核心屬性進(jìn)行賦值，下面我們來(lái)介紹一下這些核心屬性：

• corePoolSize:核心線程數(shù)
• maximumPoolSize:線程池最大數(shù)量
• keepAliveTime:線程池的工作線程空閑后，保持存活的時(shí)間。
• unit：線程活動(dòng)保持時(shí)間的單位。
• workQueue:用于保存等待執(zhí)行的任務(wù)的阻塞隊(duì)列，具體可以參考JAVA并發(fā)容器-阻塞隊(duì)列
• threadFactory:用于設(shè)置創(chuàng)建線程的工廠
• handler:飽和策略，默認(rèn)情況下是AbortPolicy。

execute() 提交線程

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    // 獲取控制的值
    int c = ctl.get();
    // 判斷工作線程數(shù)是否小于corePoolSize
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        // 新創(chuàng)建核心線程
        if (addWorker(command, true))
            return;
        c = ctl.get();
    }
    // 工作線程數(shù)大于或等于corePoolSize
    // 判斷線程池是否處于運(yùn)行狀態(tài)，如果是將任務(wù)command入隊(duì)
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
        // 再次檢查線程池的運(yùn)行狀態(tài)，如果不在運(yùn)行中，那么將任務(wù)從隊(duì)列里面刪除，并嘗試結(jié)束線程池
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            // 調(diào)用驅(qū)逐策略
            reject(command);
        // 檢查活躍線程總數(shù)是否為0
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            // 新創(chuàng)建非核心線程
            addWorker(null, false);
    }
    // 隊(duì)列滿了，新創(chuàng)建非核心線程
    else if (!addWorker(command, false))
        // 調(diào)用驅(qū)逐策略
        reject(command);
}

該方法是沒(méi)有返回值的

addWorker() 新創(chuàng)建線程

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

        // 僅在必要的時(shí)候檢查隊(duì)列是否為NULL
        // 檢查隊(duì)列是否處于非運(yùn)行狀態(tài)
        if (rs >= SHUTDOWN &&
            ! (rs == SHUTDOWN &&
               firstTask == null &&
               ! workQueue.isEmpty()))
            return false;

        for (;;) {
            // 獲取活躍線程數(shù)
            int wc = workerCountOf(c);
            // 判斷線程是否超過(guò)最大值，當(dāng)隊(duì)列滿了則驗(yàn)證線程數(shù)是否大于maximumPoolSize，
            // 沒(méi)有滿則驗(yàn)證corePoolSize
            if (wc >= CAPACITY ||
                wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                return false;
            // 增加活躍線程總數(shù)，否則重試
            if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                // 如果成功跳出外層循環(huán)
                break retry;
            c = ctl.get();  // Re-read ctl
            // 再次校驗(yàn)一下線程池運(yùn)行狀態(tài)
            if (runStateOf(c) != rs)
                continue retry;
            // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
        }
    }

    // 工作線程是否啟動(dòng)
    boolean workerStarted = false;
    // 工作線程是否創(chuàng)建
    boolean workerAdded = false;
    Worker w = null;
    try {
        // 新創(chuàng)建線程
        w = new Worker(firstTask);
        // 獲取新創(chuàng)建的線程
        final Thread t = w.thread;
        if (t != null) {
            // 創(chuàng)建線程要獲得全局鎖
            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());
                // 檢查線程池的運(yùn)行狀態(tài)
                if (rs < SHUTDOWN ||
                    (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                    // 檢查線程的狀態(tài)
                    if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                        throw new IllegalThreadStateException();
                    // 將新建工作線程存放到容器
                    workers.add(w);
                    int s = workers.size();
                    if (s > largestPoolSize) {
                        // 跟蹤線程池最大的工作線程總數(shù)
                        largestPoolSize = s;
                    }
                    workerAdded = true;
                }
            } finally {
                mainLock.unlock();
            }
            // 啟動(dòng)工作線程
            if (workerAdded) {
                t.start();
                workerStarted = true;
            }
        }
    } finally {
        if (! workerStarted)
            // 啟動(dòng)新的工作線程失敗，
            // 1. 將工作線程移除workers容器
            // 2. 還原工作線程總數(shù)（workerCount）
            // 3. 嘗試結(jié)束線程
            addWorkerFailed(w);
    }
    return workerStarted;
}

如果啟動(dòng)新線程失敗那么addWorkerFailed()這個(gè)方法將做一下三件事：

1. 將工作線程移除workers容器
2. 還原工作線程總數(shù)（workerCount）
3. 嘗試結(jié)束線程

execute() 執(zhí)行過(guò)程

1. 如果當(dāng)前運(yùn)行的線程少于corePoolSize，即使有空閑線程也會(huì)創(chuàng)建新線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，（注意，執(zhí)行這一步驟 需要獲取全局鎖）。如果調(diào)用了線程池的restartAllCoreThreads()方法， 線程池會(huì)提前創(chuàng)建并啟動(dòng)所有基本線程。
2. 如果運(yùn)行的線程等于或多于corePoolSize，則將任務(wù)加入BlockingQueue。
3. 如果無(wú)法將任務(wù)加入BlockingQueue（隊(duì)列已滿），則創(chuàng)建新的線程來(lái)處理任務(wù)（注意，執(zhí) 行這一步驟需要獲取全局鎖）。
4. 如果創(chuàng)建新線程將使當(dāng)前運(yùn)行的線程超出maximumPoolSize，任務(wù)將被拒絕，并調(diào)用 RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。

線程任務(wù)的執(zhí)行

線程的正在執(zhí)行是ThreadPoolExecutor.Worker#run()方法，但是這個(gè)方法直接委托給了外部的runWorker()方法，源碼如下：

// 直接委托給外部runworker方法
public void run() {
    runWorker(this);
}

runWorker() 執(zhí)行任務(wù)

final void runWorker(Worker w) {
    // 當(dāng)前Work中的工作線程
    Thread wt = Thread.currentThread();
    // 獲取初始任務(wù)
    Runnable task = w.firstTask;
    // 初始任務(wù)置NULL(表示不是建線程)
    w.firstTask = null;
    // 修改鎖的狀態(tài)，使需發(fā)起中斷的線程可以獲取到鎖（使工作線程可以響應(yīng)中斷）
    w.unlock(); // allow interrupts
    // 工作線程是否是異常結(jié)束
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        // 循環(huán)的從隊(duì)列里面獲取任務(wù)
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            // 每次執(zhí)行任務(wù)時(shí)需要獲取到內(nèi)置的互斥鎖
            w.lock();
            // 1. 當(dāng)前工作線程不是中斷狀態(tài)，且線程池是STOP,TIDYING,TERMINATED狀態(tài)，我們需要中斷當(dāng)前工作線程
            // 2. 當(dāng)前工作線程是中斷狀態(tài)，且線程池是STOP,TIDYING,TERMINATED狀態(tài)，我們需要中斷當(dāng)前工作線程
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) || (Thread.interrupted() && runStateAtLeast(ctl.get(), STOP)))
                    && !wt.isInterrupted())
                // 中斷線程，中斷標(biāo)志位設(shè)置成true
                wt.interrupt();
            try {
                // 執(zhí)行任務(wù)前置方法,擴(kuò)展用
                beforeExecute(wt, task);
                Throwable thrown = null;
                try {
                    // 執(zhí)行任務(wù)
                    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 {
                    // 執(zhí)行任務(wù)后置方法,擴(kuò)展用
                    afterExecute(task, thrown);
                }
            } finally {
                // 任務(wù)NULL表示已經(jīng)處理了
                task = null;
                w.completedTasks++;
                w.unlock();
            }
        }
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        // 將工作線程從容器中剔除
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

正在執(zhí)行線程的方法，執(zhí)行流程：

1. 獲取到當(dāng)前的工作線程
2. 獲取初始化的線程任務(wù)
3. 修改鎖的狀態(tài)，使工作線程可以響應(yīng)中斷
4. 獲取工作線程的鎖（保證在任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中工作線程不被外部線程中斷），如果獲取到的任務(wù)是NULL，則結(jié)束當(dāng)前工作線程
5. 判斷先測(cè)試狀態(tài)，看是否需要中斷當(dāng)前工作線程
6. 執(zhí)行任務(wù)前置方法beforeExecute(wt, task);
7. 執(zhí)行任務(wù)(執(zhí)行提交到線程池的線程)task.run();
8. 執(zhí)行任務(wù)后置方法afterExecute(task, thrown);，處理異常信息
9. 修改完成任務(wù)的總數(shù)
10. 解除當(dāng)前工作線程的鎖
11. 獲取隊(duì)列里面的任務(wù)，循環(huán)第4步
12. 將工作線程從容器中剔除

• wt.isInterrupted()：獲取中斷狀態(tài)，無(wú)副作用
• Thread.interrupted()：獲取中斷狀態(tài)，并將中斷狀態(tài)恢重置成false(不中斷)
• beforeExecute(wt, task);：執(zhí)行任務(wù)前置方法，擴(kuò)展用。如果這個(gè)方法在執(zhí)行過(guò)程中拋出異常，那么會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前工作線程直接死亡而被回收，工作線程異常結(jié)束標(biāo)記位completedAbruptly被設(shè)置成true，任務(wù)線程不能被執(zhí)行
• task.run();：執(zhí)行任務(wù)
• afterExecute(task, thrown);：執(zhí)行任務(wù)后置方法，擴(kuò)展用。這個(gè)方法可以收集到任務(wù)運(yùn)行的異常信息，這個(gè)方法如果有異常拋出，也會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前工作線程直接死亡而被回收，工作線程異常結(jié)束標(biāo)記位completedAbruptly被設(shè)置成true
• 任務(wù)運(yùn)行過(guò)程中的異常信息除了RuntimeException以外，其他全部封裝成Error，然后被afterExecute方法收集
• terminated()這也是一個(gè)擴(kuò)展方法，在線程池結(jié)束的時(shí)候調(diào)用

getTask() 獲取任務(wù)

private Runnable getTask() {
    // 記錄最后一次獲取任務(wù)是不是超時(shí)了
    boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?

    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        // 獲取線程池狀態(tài)
        int rs = runStateOf(c);

        // 線程池是停止?fàn)顟B(tài)或者狀態(tài)是關(guān)閉并且隊(duì)列為空
        if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
            // 扣減工作線程總數(shù)
            decrementWorkerCount();
            return null;
        }
        // 獲取工作線程總數(shù)
        int wc = workerCountOf(c);

        // 工作線程是否需要剔除
        boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;

        if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
            && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
            // 扣減工作線程總數(shù)
            if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                // 剔除工作線程，當(dāng)返回為NULL的時(shí)候，runWorker方法的while循環(huán)會(huì)結(jié)束
                return null;
            continue;
        }

        try {
            Runnable r = timed ?
                workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                workQueue.take();
            if (r != null)
                return r;
            timedOut = true;
        } catch (InterruptedException retry) {
            timedOut = false;
        }
    }
}

getTask() 阻塞或定時(shí)獲取任務(wù)。當(dāng)該方法返回NULL時(shí)，當(dāng)前工作線程會(huì)結(jié)束，最后被回收，下面是返回NULL的幾種情況：

1. 當(dāng)前工作線程總數(shù)wc大于maximumPoolSize最大工作線程總數(shù)。maximumPoolSize可能被setMaximumPoolSize方法改變。
2. 當(dāng)線程池處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)。
3. 當(dāng)線程池處于關(guān)閉狀態(tài)且阻塞隊(duì)列為空。
4. 當(dāng)前工作線程超時(shí)等待任務(wù)，并且當(dāng)前工作線程總數(shù)wc大于corePoolSize或者allowCoreThreadTimeOut=true允許核心線程超時(shí)被回收，默認(rèn)是false。

線程池在運(yùn)行過(guò)程中可以調(diào)用setMaximumPoolSize()方法來(lái)修改maximumPoolSize值，新的值必須大于corePoolSize，如果新的maximumPoolSize小于原來(lái)的值，那么在該方法會(huì)去中斷當(dāng)前的空閑線程(工作線程內(nèi)置鎖的是解鎖狀態(tài)的線程為空閑線程)。

processWorkerExit() 工作線程結(jié)束

private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
    // 判斷是否是異常情況導(dǎo)致工作線程被回收
    if (completedAbruptly) // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
        // 如果是扣減工作線程總數(shù)，如果不是在getTask()方法就已經(jīng)扣減了
        decrementWorkerCount();

    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 將當(dāng)前工作線程完成任務(wù)的總數(shù)加到completedTaskCount標(biāo)志位上
        completedTaskCount += w.completedTasks;
        // 剔除當(dāng)前工作線程
        workers.remove(w);
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    // 嘗試結(jié)束線程池
    tryTerminate();

    // 判刑是否需要新實(shí)例化工程線程
    int c = ctl.get();
    if (runStateLessThan(c, STOP)) {
        if (!completedAbruptly) {
            int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
            if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
                min = 1;
            if (workerCountOf(c) >= min)
                return; // replacement not needed
        }
        addWorker(null, false);
    }
}

剔除線程流程：

1. 判斷是否是異常情況導(dǎo)致工作線程被回收，如果是workerCount--
2. 獲取到全局鎖
3. 將當(dāng)前工作線程完成任務(wù)的總數(shù)加到completedTaskCount標(biāo)志位上
4. 剔除工作線程
5. 解鎖
6. 嘗試結(jié)束線程池tryTerminate()
7. 判刑是否需要重新實(shí)例化工程線程放到workers容器

結(jié)束線程池

shutdown() 關(guān)閉線程池

public void shutdown() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 檢查權(quán)限
        checkShutdownAccess();
        // 設(shè)置線程池狀態(tài)為關(guān)閉
        advanceRunState(SHUTDOWN);
        // 中斷線程
        interruptIdleWorkers();
        // 擴(kuò)展方法
        onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    // 嘗試結(jié)束線池
    tryTerminate();
}

• 通過(guò)遍歷工作線程容器workers，然后逐個(gè)中斷工作線程，如果無(wú)法響應(yīng)中斷的任務(wù)可能永遠(yuǎn)無(wú)法終止
• shutdown只是將線程池的狀態(tài)設(shè)置成SHUTDOWN狀態(tài)，然后中斷所有沒(méi)有正在執(zhí)行任務(wù)的線程。

shutdown() 關(guān)閉線程池

public List<Runnable> shutdownNow() {
    List<Runnable> tasks;
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 檢查權(quán)限
        checkShutdownAccess();
        // 設(shè)置線程池狀態(tài)為停止?fàn)顟B(tài)
        advanceRunState(STOP);
        // 中斷線程
        interruptIdleWorkers();
        // 將所有任務(wù)移動(dòng)到list容器
        tasks = drainQueue();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    // 嘗試結(jié)束線池
    tryTerminate();
    // 返回所有未執(zhí)行的任務(wù)
    return tasks;
}

• 通過(guò)遍歷工作線程容器workers，然后逐個(gè)中斷工作線程，如果無(wú)法響應(yīng)中斷的任務(wù)可能永遠(yuǎn)無(wú)法終止
• shutdownNow首先將線程池的狀態(tài)設(shè)置成 STOP，然后嘗試停止所有的正在執(zhí)行或暫停任務(wù)的線程，并返回等待執(zhí)行任務(wù)的列表

tryTerminate() 嘗試結(jié)束線程池

final void tryTerminate() {
    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        //  判斷是否在運(yùn)行中,如果是直接返回
        if (isRunning(c) ||
            // 判斷是否進(jìn)入整理狀態(tài)，如果進(jìn)入了直接返回
            runStateAtLeast(c, TIDYING) ||
            // 如果是狀態(tài)是關(guān)閉并且隊(duì)列非空，也直接返回（關(guān)閉狀態(tài)需要等到隊(duì)列里面的線程處理完）
            (runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))
            return;
        // 判斷工作線程是否都關(guān)閉了
        if (workerCountOf(c) != 0) { // Eligible to terminate
            // 中斷空閑線程
            interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
            return;
        }

        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            // 將狀態(tài)替換成整理狀態(tài)
            if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
                try {
                    // 整理發(fā)放執(zhí)行
                    terminated();
                } finally {
                    // 狀態(tài)替換成結(jié)束狀態(tài)
                    ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
                    termination.signalAll();
                }
                return;
            }
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        // else retry on failed CAS
    }
}

結(jié)束線程池大致流程為：

1. 判斷是否在運(yùn)行中，如果是則不結(jié)束線程
2. 判斷是否進(jìn)入整理狀態(tài)，如果是也不用執(zhí)行后面內(nèi)容了
3. 判斷如果線程池是關(guān)閉狀態(tài)并且隊(duì)列非空，則不結(jié)束線程池（關(guān)閉狀態(tài)需要等到隊(duì)列里面的線程處理完）
4. 判斷工作線程是否都關(guān)閉了，如果沒(méi)有就發(fā)起中斷工作線程的請(qǐng)求
5. 獲取全局鎖將線程池狀態(tài)替換成整理狀態(tài)
6. 調(diào)用terminated();擴(kuò)展方法（這也是一個(gè)擴(kuò)展方法，在線程池結(jié)束的時(shí)候調(diào)用）
7. 將線程池狀態(tài)替換成結(jié)束狀態(tài)
8. 解除全局鎖

• 注意：
• 我們可以通過(guò)的shutdown或shutdownNow方法來(lái)結(jié)束線程池。他們都是通過(guò)遍歷工作線程容器，然后逐個(gè)中斷工作線程，所以無(wú)法響應(yīng)中斷的任務(wù) 可能永遠(yuǎn)無(wú)法終止。
• shutdown和shutdownNow的區(qū)別在于：shutdownNow首先將線程池的狀態(tài)設(shè)置成 STOP，然后嘗試停止所有的正在執(zhí)行或暫停任務(wù)的線程，并返回等待執(zhí)行任務(wù)的列表；而 shutdown只是將線程池的狀態(tài)設(shè)置成SHUTDOWN狀態(tài)，然后中斷所有沒(méi)有正在執(zhí)行任務(wù)的線 程。
• 只要調(diào)用了shutdown和shutdownNow那么isShutdown方法就會(huì)返回true
• 當(dāng)所有的任務(wù)都已關(guān)閉后，才表示線程池關(guān)閉成功，這時(shí)調(diào)用isTerminaed方法會(huì)返回true

線程池的監(jiān)控

通過(guò)擴(kuò)展線程池進(jìn)行監(jiān)控。可以通過(guò)繼承線程池來(lái)自定義線程池，重寫(xiě)線程池的 beforeExecute、afterExecute和terminated方法，也可以在任務(wù)執(zhí)行前、執(zhí)行后和線程池關(guān)閉前執(zhí) 行一些代碼來(lái)進(jìn)行監(jiān)控。例如，監(jiān)控任務(wù)的平均執(zhí)行時(shí)間、最大執(zhí)行時(shí)間和最小執(zhí)行時(shí)間等。這幾個(gè)方法在線程池里是空方法。

getTaskCount()

public long getTaskCount() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        long n = completedTaskCount;
        for (Worker w : workers) {
            n += w.completedTasks;
            if (w.isLocked())
                ++n;
        }
        return n + workQueue.size();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

獲取線程池需要執(zhí)行的任務(wù)數(shù)量。總數(shù)=已經(jīng)結(jié)束線工作程完成的任務(wù)數(shù)(completedTaskCount) + 還未結(jié)束線程工作線程完成的任務(wù)數(shù)(w.completedTasks)+正在執(zhí)行的任務(wù)數(shù)(w.isLocked())+還未執(zhí)行的任務(wù)數(shù)(workQueue.size())

getCompletedTaskCount()

public long getCompletedTaskCount() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        long n = completedTaskCount;
        for (Worker w : workers)
            n += w.completedTasks;
        return n;
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

獲取線程池在運(yùn)行過(guò)程中已完成的任務(wù)數(shù)量。總數(shù)=已經(jīng)結(jié)束線工作程完成的任務(wù)數(shù)(completedTaskCount) + 還未結(jié)束線程工作線程完成的任務(wù)數(shù)(w.completedTasks)

getLargestPoolSize()

public int getLargestPoolSize() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        return largestPoolSize;
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

獲取線程池里曾經(jīng)創(chuàng)建過(guò)的最大線程數(shù)量。通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)可以知道線程池是 否曾經(jīng)滿過(guò)。如該數(shù)值等于線程池的最大大小，則表示線程池曾經(jīng)滿過(guò)。

getPoolSize()

public int getPoolSize() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // Remove rare and surprising possibility of
        // isTerminated() && getPoolSize() > 0
        return runStateAtLeast(ctl.get(), TIDYING) ? 0
            : workers.size();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

獲取線程池的線程數(shù)量。如果線程池不銷毀的話，線程池里的線程不會(huì)自動(dòng)銷 毀，所以這個(gè)大小只增不減。

getActiveCount()

public int getActiveCount() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        int n = 0;
        for (Worker w : workers)
            if (w.isLocked())
                ++n;
        return n;
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

獲取活動(dòng)的線程數(shù)。

合理地配置線程池

要想合理地配置線程池，就必須首先分析任務(wù)特性，可以從以下幾個(gè)角度來(lái)分析。

• 任務(wù)的性質(zhì)：CPU密集型任務(wù)、IO密集型任務(wù)和混合型任務(wù)。
• 任務(wù)的優(yōu)先級(jí)：高、中和低。
• 任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間：長(zhǎng)、中和短。
• 任務(wù)的依賴性：是否依賴其他系統(tǒng)資源，如數(shù)據(jù)庫(kù)連接。

性質(zhì)不同的任務(wù)可以用不同規(guī)模的線程池分開(kāi)處理。CPU密集型任務(wù)應(yīng)配置盡可能小的 線程，如配置Ncpu+1個(gè)線程的線程池。由于IO密集型任務(wù)線程并不是一直在執(zhí)行任務(wù)，則應(yīng)配 置盡可能多的線程，如2*Ncpu。混合型的任務(wù)，如果可以拆分，將其拆分成一個(gè)CPU密集型任務(wù) 和一個(gè)IO密集型任務(wù)，只要這兩個(gè)任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間相差不是太大，那么分解后執(zhí)行的吞吐量 將高于串行執(zhí)行的吞吐量。如果這兩個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間相差太大，則沒(méi)必要進(jìn)行分解。

優(yōu)先級(jí)不同的任務(wù)可以使用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列PriorityBlockingQueue來(lái)處理。它可以讓優(yōu)先級(jí)高 的任務(wù)先執(zhí)行。

• 如果一直有優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)提交到隊(duì)列里，那么優(yōu)先級(jí)低的任務(wù)可能永遠(yuǎn)不能 執(zhí)行。
• 可以通過(guò) Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法獲得當(dāng)前設(shè)備的CPU個(gè)數(shù)。
• 建議使用有界隊(duì)列。有界隊(duì)列能增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和預(yù)警能力，可以根據(jù)需要設(shè)大一點(diǎn) 兒，比如幾千。無(wú)界隊(duì)列在某些異常情況下可能會(huì)撐爆內(nèi)存。

N核服務(wù)器，通過(guò)執(zhí)行業(yè)務(wù)的單線程分析出本地計(jì)算時(shí)間為x，等待時(shí)間為y，則工作線程數(shù)（線程池線程數(shù)）設(shè)置為 N*(x+y)/x，能讓CPU的利用率最大化，詳情可以參考線程數(shù)究竟設(shè)多少合理

參考

《java并發(fā)編程的藝術(shù)》

源碼

https://github.com/wyh-spring-ecosystem-student/spring-boot-student/tree/releases

spring-boot-student-concurrent 工程