Java 并发编程线程池机制 ( 线程池状态分析 | 线程池状态转换 | RUNNING | SHUTDOWN | STOP | TIDYING | TERMINATED )

Posted 2021-09-29 韩曙亮

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• 一、线程池状态分析

一、线程池状态分析

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线程池的状态在 ThreadPoolExecutor 源码中定义 : private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0)) 成员变量的 前 $3$ 位是线程池的状态位 , 剩下的 $29$ 位是线程数 ;

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {
	/**
	 * 主池控制状态ctl是一个原子整数
	 * 两个概念领域
	 * workerCount，指示有效线程数
	 * 运行状态，指示是否运行、关闭等
	 * 
	 * 为了将它们打包成一个整数，我们将workerCount限制为
	 * （2^29）-1（约5亿）个线程，而不是（2^31）-1（2
	 * 10亿）否则可代表。如果这曾经是一个问题
	 * 将来，变量可以更改为原子长度，
	 * 下面的移位/遮罩常数已调整。但在需要之前
	 * 因此，此代码使用int更快更简单。
	 * 
	 * workerCount是已注册的工人数
	 * 允许启动，不允许停止。该值可能是
	 * 与活动线程的实际数量暂时不同，
	 * 例如，ThreadFactory在以下情况下无法创建线程：
	 * 当退出线程仍在执行时
	 * 终止前的簿记。用户可见池大小为
	 * 报告为工作集的当前大小。
	 * 
	 * 运行状态提供主要的生命周期控制，具有以下值：
	 * 
	 * 正在运行：接受新任务和处理排队的任务
	 * 关机：不接受新任务，但处理排队的任务
	 * 停止：不接受新任务，不处理排队的任务，
	 * 并中断正在进行的任务
	 * 整理：所有任务都已终止，workerCount为零，
	 * 正在转换为状态整理的线程
	 * 将运行终止的（）钩子方法
	 * 终止：终止（）已完成
	 * 
	 * 这些值之间的数字顺序很重要，以允许
	 * 有序比较。运行状态随时间单调增加
	 * 时间，但不需要击中每个状态。这些转变是：
	 * 
	 * 运行->关机
	 * 在调用shutdown（）时，可能隐式地在finalize（）中
	 * （运行或关闭）->停止
	 * 在调用shutdownNow（）时
	 * 关机->整理
	 * 当队列和池都为空时
	 * 停止->整理
	 * 当池为空时
	 * 清理->终止
	 * 当终止的（）钩子方法完成时
	 * 
	 * 等待终止（）的线程将在
	 * 国家终止。
	 * 
	 * 检测从关闭到清理的过渡较少
	 * 比您希望的简单，因为队列可能会
	 * 非空后为空，关机状态下为空，但
	 * 只有在看到它是空的之后，我们才能终止
	 * workerCount为0（有时需要重新检查——请参阅
	 * 下）。
	 */
    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
    private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;

    // runState is stored in the high-order bits
    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;

    // Packing and unpacking ctl
    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; }
}

简单的机翻了下 , 如果查看详细的英文注释 , 查看 libcore/ojluni/src/main/java/java/util/concurrent/ThreadPoolExecutor.java 源码 ;

RUNNING 状态 : 该状态下 可以接受新的 Runnable 任务 , 以及 处理阻塞队列中被添加的 Runnable 任务 ;

SHUTDOWN 状态 : 不接受新的 Runnable 任务 , 可以处理已经添加在阻塞队列中的 Runnable 任务 ;

STOP 状态 : 不接受新的 Runnable 任务 , 也不处理已经添加在阻塞队列中的 Runnable 任务 , 正在执行的任务也要中断 ;

TIDYING 状态 : 停止所有任务 , private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0)) 变量设置为 $0$ ;

TERMINATED 状态 : 线程池彻底停止 ;

在 RUNNING 状态 , 调用 shutdown() 方法 , 跳转到 SHUTDOWN 状态 , 如果此时阻塞队列为空 , 线程池的工作线程为 $0$ , 就自动进入到 TIDYING 状态 ;
这里的工作线程指的是 核心线程 和 非核心线程 ;
线程池处于 RUNNING 状态下 , 正常运行 , 既可以处理新任务 , 也可以处理阻塞队列中的任务 ; 一旦调用 shutdown() 方法后 , 不再接受新任务 , 将阻塞队列中的残留任务执行完毕 , 然后进入 TIDYING 状态 ;

在 RUNNING 状态 , 调用 shutdownNow() 方法 , 跳转到 STOP 状态 , 此时强行将线程池的工作线程 ( 核心线程 和 非核心线程 ) 和 阻塞队列清空 , 处理完毕后 , 跳转到 TIDUING 状态 ;
也就是说 , 不等待当前正在执行的任务和阻塞队列中的任务执行完毕 , 立刻跳转到 TIDYING 状态 ;

在 TIDYING 状态下 , 一般是自动跳转到 TERMINATED 状态 ;