(удобнее просматривать исходный код на горизонтальном экране мобильного телефона)
Примечание. Часть анализа исходного кода Java основана на версии java8, если не указано иное.
Примечание. Часть исходного кода пула потоков относится к классу ThreadPoolExecutor, если не указано иное.
Введение
В прошлой главе мы вместе рассмотрели жизненный цикл потоков (помните шесть состояний?), но знаете ли вы, что пул потоков тоже имеет жизненный цикл? !
вопрос
(1) Каково состояние пула потоков?
(2) Как различные состояния влияют на задачи в очереди задач?
Сначала перейдите к исходному коду
На самом деле, когда мы говорили об архитектуре пула потоков, мы говорили о некоторых методах, таких как ShutDown()/shutDownNow(), которые связаны с жизненным циклом пула потоков.
Давайте сначала посмотрим на статус и связанные методы в жизненном цикле, определенном в пуле потоков ThreadPoolExecutor:
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3; // =29
private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1; // =000 11111...
// runState is stored in the high-order bits
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS; // 111 00000...
private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS; // 000 00000...
private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS; // 001 00000...
private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS; // 010 00000...
private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS; // 011 00000...
// 线程池的状态
private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }
// 线程池中工作线程的数量
private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }
// 计算ctl的值，等于运行状态“加上”线程数量
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }Из приведенного выше кода мы можем получить:
(1) Состояние пула потоков и количество рабочих потоков хранится в управляющей переменной ctl, аналогично переменной состояния в AQS, но здесь используется напрямую AtomicInteger, и его также можно заменить на unsafe+ летучий;
(2) Старшие три бита ctl сохраняют текущее состояние, а младшие 29 бит сохраняют количество рабочих потоков, что означает, что количество потоков может быть не более (2^29-1), что является ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ. над;
(3) Существует пять состояний пула потоков, а именно: РАБОТАЕТ, ВЫКЛЮЧЕНИЕ, ОСТАНОВКА, УБОРКА, ПРЕКРАЩЕНИЕ;
(4) ВЫПОЛНЯЕТСЯ, что означает, что новые задачи приемлемы и задачи в очереди могут быть выполнены;
(5) SHUTDOWN, указывающее, что новые задачи не принимаются, но задачи в очереди могут выполняться;
(6) STOP, что означает, что новые задачи не принимаются, задачи в очереди больше не выполняются, а задачи, которые выполняются, прерываются;
(7) TIDYING, все задачи завершены, а количество рабочих потоков равно 0. Поток, который наконец перейдет в это состояние, выполнит хук-метод terminated(), и только один поток выполнит этот метод;
(8) TERMINATED, прерванное состояние, был выполнен хук-метод terminated();
блок-схема
Давайте посмотрим, как протекают эти состояния:
(1) Когда создается новый пул потоков, его начальное состояние — RUNNING, что можно увидеть, когда ctl определен выше;
(2) РАБОТА->ЗАВЕРШЕНИЕ, при выполнении метода shutdown();
(3) RUNNING->STOP, при выполнении метода shutdownNow();
(4) SHUTDOWN->STOP, когда выполняется метод shutdownNow() [Эта статья изначально была создана общедоступным ведомым номером «Tongge Reading Source Code»];
(5) STOP->TIDYING, после выполнения shutdown() или shutdownNow() все задачи были завершены, а количество рабочих потоков равно 0, в это время будет выполняться метод terminated();
(6) УБОРКА->ПРЕРЫВАНИЕ, после выполнения метода terminated();
Анализ исходного кода
Вы считаете, что исходник статуса выложен, а картинка готова? Это определенно невозможно, давайте посмотрим, как это контролировать в исходном коде.
(1) БЕГ
RUNNING относительно прост.Когда создается пул потоков, инициализируется ctl, а ctl инициализируется в состояние RUNNING, поэтому начальным состоянием пула потоков является состояние RUNNING.
// 初始状态为RUNNING
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));(2) ВЫКЛЮЧЕНИЕ
При выполнении метода shutdown() измените состояние на SHUTDOWN, что здесь точно сработает, потому что метод advanceRunState() является спиновым, и в случае неудачи он не завершится.
public void shutdown() {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
// 修改状态为SHUTDOWN
advanceRunState(SHUTDOWN);
// 标记空闲线程为中断状态
interruptIdleWorkers();
onShutdown();
} finally {
mainLock.unlock();
}
tryTerminate();
}
private void advanceRunState(int targetState) {
for (;;) {
int c = ctl.get();
// 如果状态大于SHUTDOWN，或者修改为SHUTDOWN成功了，才会break跳出自旋
if (runStateAtLeast(c, targetState) ||
ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))))
break;
}
}(3) СТОП
При выполнении метода shutdownNow() состояние пула потоков изменяется на состояние STOP, и все потоки помечаются как прерванные.
public List<Runnable> shutdownNow() {
List<Runnable> tasks;
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
checkShutdownAccess();
// 修改为STOP状态
advanceRunState(STOP);
// 标记所有线程为中断状态
interruptWorkers();
tasks = drainQueue();
} finally {
// 【本文由公从号“彤哥读源码”原创】
mainLock.unlock();
}
tryTerminate();
return tasks;
}Что касается того, отвечает ли поток на прерывание, он фактически отвечает в методе очереди take () или poll () и, наконец, переходит к AQS.Когда они обнаруживают, что поток прерван, они выдают InterruptedException, а затем поймать это исключение в getTask(), И на следующем вращении выйти из текущего потока и уменьшить количество рабочих потоков.
private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// 如果状态为STOP了，这里会直接退出循环，且减少工作线程数量
// 退出循环了也就相当于这个线程的生命周期结束了
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
decrementWorkerCount();
return null;
}
int wc = workerCountOf(c);
// Are workers subject to culling?
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
continue;
}
try {
// 真正响应中断是在poll()方法或者take()方法中
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
// 这里捕获中断异常
timedOut = false;
}
}
}Здесь возникает проблема, а именно, что делать с задачей, которая была извлечена и возвращена функцией getTask()?
На самом деле они будут выполняться нормально.Заинтересованные студенты могут сами взглянуть на метод runWorker().Мы разберем этот метод в следующем разделе.
(4) УБОРКА
После выполнения shutdown() или shutdownNow() он войдет в это состояние, если все задачи были прерваны и количество рабочих потоков равно 0.
final void tryTerminate() {
for (;;) {
int c = ctl.get();
// 下面几种情况不会执行后续代码
// 1. 运行中
// 2. 状态的值比TIDYING还大，也就是TERMINATED
// 3. SHUTDOWN状态且任务队列不为空
if (isRunning(c) ||
runStateAtLeast(c, TIDYING) ||
(runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))
return;
// 工作线程数量不为0，也不会执行后续代码
if (workerCountOf(c) != 0) {
// 尝试中断空闲的线程
interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
return;
}
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// CAS修改状态为TIDYING状态
if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
try {
// 更新成功，执行terminated钩子方法
terminated();
} finally {
// 强制更新状态为TERMINATED，这里不需要CAS了
ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
termination.signalAll();
}
return;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
// else retry on failed CAS
}
}Коды, которые фактически обновляют состояния TIDYING и TERMINATED, находятся в методе tryTerminate().На самом деле, метод tryTerminated() вызывается во многих местах, таких как shutdown(), shutdownNow(), и когда поток завершается, так что почти каждый поток. Когда он, наконец, умрет, будет вызван метод tryTerminate(), но, в конце концов, только один поток действительно будет выполняться до места, где состояние модификации — TIDYING.
После изменения статуса на TIDYING, выполните метод terminated() и, наконец, измените статус на TERMINATED, что указывает на то, что пул потоков действительно мертв.
(5) ПРЕКРАЩЕНО
См. анализ в УБОРКЕ.
пасхальные яйца
В этой главе мы изучили жизненный цикл пула потоков с точки зрения определения состояния, блок-схемы, анализа исходного кода и т. д. Как вы справляетесь с этим?
В следующей главе мы начнем изучать основной процесс выполнения задач в пуле потоков.Студенты, которые боятся этого содержания, могут сначала прочитать две статьи «Рукописный пул потоков», написанные братом Тонгом, а затем изучить основные процесс пула потоков.Очень полезно.
Добро пожаловать, чтобы обратить внимание на мою общедоступную учетную запись «Брат Тонг читает исходный код», проверить больше статей из серии исходного кода и поплавать в океане исходного кода с братом Тонгом.