线程池的状态分析

本文基于JDK1.8分析下线程池的状态,源码如下

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; }
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Integer.SIZE=32; 
COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3=29; 
这里涉及到一个向左位移操作,如 
RUNNING = -1 << COUNT_BITS 
很多同学可能对负数位移不太清楚,这里补充下小知识 
详细介绍点我:负数与二进制转换方法

-1二进制计算如下: 
1、先取-1的原码:10000000 00000000 00000000 00000001 
2、得反码: 11111111 11111111 11111111 11111110(除符号位按位取反) 
3、得补码: 11111111 11111111 11111111 11111111

位移操作 
-1位移29位:11100000 00000000 00000000 00000000 
即-1<<29 = 11100000 00000000 00000000 00000000

//将ctl封装和解析的三个方法
//将ctl的值,取高3位的数值,即取状态
private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }
//将ctl的值 ,取低29位的值,即线程池容量
private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }
//传入rs(状态)wc(线程池容量),取得ctl
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
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线程池各个状态切换框架图 
线程池各个状态切换框架图

其中AtomicInteger变量ctl的功能非常强大:利用低29位表示线程池中线程数,通过高3位表示线程池的运行状态: 
1、RUNNING:-1 << COUNT_BITS,即高3位为111 
2、SHUTDOWN: 0 << COUNT_BITS,即高3位为000 
3、STOP : 1 << COUNT_BITS,即高3位为001 
4、TIDYING : 2 << COUNT_BITS,即高3位为010 
5、TERMINATED: 3 << COUNT_BITS

1、RUNNING 
(1) 状态说明:线程池处在RUNNING状态时,能够接收新任务,以及对已添加的任务进行处理。 
(02) 状态切换:线程池的初始化状态是RUNNING。换句话说,线程池被一旦被创建,就处于RUNNING状态,并且线程池中的任务数为0!

2、 SHUTDOWN

(1) 状态说明:线程池处在SHUTDOWN状态时,不接收新任务,但能处理已添加的任务。 
(2) 状态切换:调用线程池的shutdown()接口时,线程池由RUNNING -> SHUTDOWN。

3、STOP

(1) 状态说明:线程池处在STOP状态时,不接收新任务,不处理已添加的任务,并且会中断正在处理的任务。 
(2) 状态切换:调用线程池的shutdownNow()接口时,线程池由(RUNNING or SHUTDOWN ) -> STOP。

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4、TIDYING

(1) 状态说明:当所有的任务已终止,ctl记录的”任务数量”为0,线程池会变为TIDYING状态。当线程池变为TIDYING状态时,会执行钩子函数terminated()。terminated()在ThreadPoolExecutor类中是空的,若用户想在线程池变为TIDYING时,进行相应的处理;可以通过重载terminated()函数来实现。 
(2) 状态切换:当线程池在SHUTDOWN状态下,阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时,就会由 SHUTDOWN -> TIDYING。 
当线程池在STOP状态下,线程池中执行的任务为空时,就会由STOP -> TIDYING。

5、 TERMINATED

(1) 状态说明:线程池彻底终止,就变成TERMINATED状态。 
(2) 状态切换:线程池处在TIDYING状态时,执行完terminated()之后,就会由 TIDYING -> TERMINATED。

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