Java多线程（四）——ThreadPoolExecutor源码解析

「爱情、让人受尽委屈。」 2024-03-27 15:36 79阅读 0赞

## ThreadPoolExecutor源码解析 ##

多线程场景下，手动创建线程有许多缺点：

*  频繁创建、销毁线程会消耗大量 CPU 资源，
 *  销毁线程后需要被回收，对 GC 垃圾回收也有一定的压力

使用线程池有许多好处：

*  降低 CPU 资源消耗。通过复用线程，减少创建、销毁线程造成的消耗
 *  提高响应速度。由于有复用的线程，工作队列中的任务可以直接被空闲线程获取并执行，不需要等待线程创建。
 *  提高管理性。使用线程池统一分配管理，避免无限制创建线程消耗系统资源，降低系统稳定性。同时线程池提供了许多钩子函数，可以批量管理线程池中的线程。

### ThreadPoolExecutor使用方法 ###

public class ThreadPoolDemo1 {
        public static void main(String[] args) {
            //实例化自定义参数的线程池
            ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1,
                    3,
                    10,
                    TimeUnit.SECONDS,
                    new LinkedBlockingQueue<>(20),
                    new ThreadFactory() {
                        @Override
                        public Thread newThread(Runnable r) {
                            Thread t = new Thread(r){
                                @Override
                                public void run() {
                                    super.run();
                                }
                            };
                            //t.setName();
                            return t;
                        }
                    },
                    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
    		//执行任务
            threadPoolExecutor.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("say hello");
                }
            });
            //柔和地关闭线程池
            threadPoolExecutor.shutdown();
        }
    }
    复制代码

### 线程池状态 ###

*  RUNNING：接收新任务，并且处理阻塞队列中的任务
 *  SHUTDOWN：**拒绝新任务**，但是处理阻塞队列里的任务
 *  STOP：**拒绝新任务，并且抛弃**阻塞队列中的任务，同时**中断正在处理的任务**。
 *  TIDING：所有任务都执行完（包含阻塞队列里面的任务），当前线程池活动线程数为 0 ，即将执行 `terminated()` 方法
 *  TERMINATED：**终止状态，** `terminated()`方法调用完成以后的状态。

### 线程池状态数据结构 ###

![format_png][]

线程池状态由原子类型 AtomicInteger 来记录，value为32位的int类型数据，其高 3 位用于记录线程池的运行状态，低29位用于记录线程池当前活动线程数。

在ThreadPoolExecutor中，其数据结构设计如下：

//原子类型的int类型，其中的value为int类型，32位数据
    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
    //COUNT_BITS=32-3=29，即活动线程数的位数
    private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
    //最大活动线程数（低29位全为1）
    private static final int CAPACITY   = (1 << COUNT_BITS) - 1;
    
    // 运行状态存储在高3位, 活动线程数存储在低29位
    //-1二进制为 1111...111
    //1 二进制为 0000...001
    //2 二进制为 0000...010
    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;
    //获取运行状态
    private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }
    //获取活动线程数
    private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }
    //根据 运行状态 与 活动线程数 ，生成ctl这个int类型的数据
    private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
    复制代码

### ThreadPoolExecutor()构造方法 ###

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                  int maximumPoolSize,
                                  long keepAliveTime,
                                  TimeUnit unit,
                                  BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                                  ThreadFactory threadFactory,
                                  RejectedExecutionHandler handler) {
            ...
    }
    复制代码

构造方法为线程池设置了许多核心参数：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>参数名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>corePoolSize</td> 
   <td>核心线程数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>maximumPoolSize</td> 
   <td>总线程数=核心线程数+非核心线程数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>keepAliveTime</td> 
   <td>非核心线程最长空闲时间（如果超过空闲时间还没有任务，非核心线程就会被销毁）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>unit</td> 
   <td>keepAliveTime的时间单位，可以是 TimeUnit.SECONDS</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>workQueue</td> 
   <td>工作队列，存放Runnable，即线程任务。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>threadFactory</td> 
   <td>线程的构造工厂，用于自定义新建线程，如给线程添加名字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>handler</td> 
   <td>拒绝策略，如果在如下情况，新来的任务就会进入拒绝策略。<br> 1. 工作线程全都被占用，而且任务队列以及被存满。<br> 2. 当前线程不接受新的任务，如SHUTDOWN、STOP状态</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

> 如果线程池主要用来做计算逻辑判断等 CPU 密集型任务，我们需要**尽量减少 CPU 上下文切换**，设置核心线程数大小为：Ncpu + 1。
> 
> 如果主要任务是大量 I/O 操作的 I/O 密集型任务，对CPU消耗较小，我们可以让核心线程数大一些，设置核心线程数大小为： 2 \* Ncpu

### execute(Runnable) 将新任务交给线程池 ###

线程池任务提交的主要流程如下；

![format_png 1][]

在 execute() 方法中，对应上图，主要做了这几件事：

1.  如果当前活动线程数没有超过核心线程数，创建核心线程执行传入的任务。
2.  核心线程都被占用，如果队列还没满，将任务放到队列中。
3.  如果队列已经满了，如果没超过最大线程数，可以创建非核心线程执行传入的任务。
4.  都不满足，或者线程池状态变为非运行态，将会执行拒绝策略来拒绝任务。
5.  特别的，如果线程池变为非运行态，且为 SHUTDOWN，为了让线程池成功进入 TIDYING 状态，需要将任务队列中的任务清空，创建一个空任务非核心线程，用于获取并处理任务队列中的任务。

> 在创建非核心线程之前，任务队列中等待的任务将被空闲下来的核心线程获取并执行。
> 
> 创建非核心线程之后，任务队列中等待的任务不仅可以被核心线程获取，也可以被存活的非核心线程获取并执行。
> 
> 非核心线程有存活时间，由参数 keepAliveTime 设定，如果空闲时，持续 keepAliveTime 时间无法获取到任务，该非核心线程将会被销毁。

public void execute(Runnable command) {
        //如果传入的任务是空，抛异常
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        //获取当前线程池状态
        int c = ctl.get();
        //1. 如果活动线程数<核心线程数
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            //创建核心线程来处理传入的任务
            if (addWorker(command, true))
                return;
            //如果创建失败，说明有其他线程介入
            //再次获取最新线程池状态
            c = ctl.get();
        }
        //2. 如果当前线程池是运行态，并且成功将任务放入工作队列
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            //添加任务队列成功
            //再次检查最新线程状态
            int recheck = ctl.get();
            //如果当我们将任务放入队列后出现了：
            //1. 线程池不再是运行态 --> 将任务从队列中剔除，并执行拒绝策略（非运行状态，拒绝接受任务）
            //2. 活动线程数为0 --> 创建非核心线程，处理的任务由非核心线程自主去工作队列中获取
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                //线程池状态不正确，执行拒绝策略
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                //情况1：RUNNING状态，但设置核心线程数为0，此时任务放入了工作队列，但没人处理
                //情况2：SHUTDOWN状态，但remove任务失败。在此之前工作线程处理完所有任务后全部停止工作，为了保证队列为空，需要再创建一个空任务非核心线程，处理这个队列中的剩余任务
                addWorker(null, false);
        }
        //3. 如果线程池不是运行态，或者是运行态，但任务队列已满，尝试添加非核心线程处理当前任务
        else if (!addWorker(command, false))
            //添加非核心线程失败，执行拒绝策略
            reject(command);
    }
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### addWorker(Runnable, boolean) 添加工作线程 ###

addWorker()的任务是添加工作线程，它主要做了以下几件事：

1.  先在表示线城池状态的 ctl 变量中，增加工作线程数
    
    1.  检查线程池状态是否合法
    2.  **自旋CAS增加工作线程数——CAS方法提供了原子性的 检查+更新**
2.  然后真正地创建线程，并加入到工作线程集合 workers 中
    
    1.  新建Worker
    2.  **获取锁——非CAS方法 检查+更新 需要加锁使之为原子性**
    3.  检查线程池状态是否合法
    4.  将 Worker 加入 workers
    5.  释放锁
    6.  开启线程

> **mainLock 逻辑上用于 workers 资源的上锁**

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
        //----------------增加工作线程数--------------------
        retry:
        for (;;) {
            //创建新的工作线程，需要 CAS自旋 更新工作线程数
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);
    		//如果出现以下情况，将不添加工作线程
            //1. 线程池非运行态
            //2. 在1的条件下，线程池为STOP状态（既不是运行态也不是SHUTDOWN态），且传入了任务
            //3. 在2的条件下，工作队列不为空
            if (rs >= SHUTDOWN &&
                ! (rs == SHUTDOWN &&
                   firstTask == null &&
                   ! workQueue.isEmpty()))
                return false;
    
            for (;;) {
                //如果线程池状态为运行态，进入该循环，自旋cas尝试增加工作线程数
                int wc = workerCountOf(c);
                //创建失败条件：
                //1. 如果当前活动线程数已经到达了最大线程数
                //2. 如果请求创建核心线程，但核心线程数已经满了
                //3. 如果请求非核心线程数，但总线线程数已经满了
                if (wc >= CAPACITY ||
                    wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                    return false;
                //如果还可以创建，先自旋cas尝试增加工作线程数
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                    //有别的线程介入，cas失败，自旋再cas。
                    //注意，由于别的线程cas失败，所以需要重新判断线程状态ctl
                    break retry;
                c = ctl.get();  // Re-read ctl
                //活动线程数加1完成后，观察最新线程池运行状态
                if (runStateOf(c) != rs)
                    //如果线程池运行状态变化（变成非运行态）重新进入retry循环查看条件
                    continue retry;
                
            }
        }
        
        //----------------真正创建工作线程--------------------
    
        boolean workerStarted = false;
        boolean workerAdded = false;
        Worker w = null;
        try {
            //新的Worker，Worker封装了线程、任务
            //初始Worker的state是-1
            w = new Worker(firstTask);
            final Thread t = w.thread;
            //健壮性判断，如果线程不为空
            if (t != null) {
                //多线程环境下 workers是非线程安全集合，它的增删操作需要加锁
                //需要通过上锁，将 检查+更新 包装为原子性
                //mainLock 逻辑上用于 workers 资源的上锁
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
                mainLock.lock();
                try {
                    //检查当前线程池状态
                    int rs = runStateOf(ctl.get());
    				//1. 如果是运行态
                    //2. SHUTDOWN态且传入任务为空，这个情况创建线程的目的是处理工作队列中剩余任务。
                    if (rs < SHUTDOWN ||
                        (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                        //健壮性判断，该线程不应该为运行态，因为他是刚创建的。
                        if (t.isAlive()) 
                            throw new IllegalThreadStateException();
                        //在临界区内操作临界资源
                        workers.add(w);
                        int s = workers.size();
                        if (s > largestPoolSize)
                            largestPoolSize = s;
                        //标记添加工作线程成功
                        workerAdded = true;
                    }
                } finally {
                    //释放锁
                    mainLock.unlock();
                }
                if (workerAdded) {
                    //添加工作线程成功后，启动线程
                    t.start();
                    //线程开启标记
                    workerStarted = true;
                }
            }
        } finally {
            if (! workerStarted)
                //线程开启失败，自旋cas将之前增加的工作线程数记录-1
                //同时将该启动线程失败的worker从set中移除
                addWorkerFailed(w);
        }
        return workerStarted;
    }
    复制代码

### Worker对象 ###

Worker对象封装了线程、线程任务、线程在线程池中的状态

它构造方法如下：

private final class Worker
            extends AbstractQueuedSynchronizer
            implements Runnable{
        Worker(Runnable firstTask) {
            setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
            this.firstTask = firstTask;
            this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
        }
        public void run() {
            runWorker(this);
        }
    }
        
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注意到Worker类实现了Runnable接口，**构造方法中新建线程时，给线程赋予的Runnable对象不是firstTask**，而是worker实例。

未来执行线程，将会进入到worker的run()方法，随后进入runWorker()方法。

### runWorker(Worker) 线程的执行逻辑 ###

回顾一下普通启动线程的方式，只传入一个实际任务，它们执行任务完毕就会结束线程。**在多线程环境下，如果频繁创建、销毁线程，是很消耗CPU资源的**。而线程池为了复用线程，在 ThreadPoolExecutor 中，将核心线程与非核心线程都设计为了持续运行的可复用的线程。

核心线程需要一直保持运行状态，不断阻塞处理工作队列中的任务；非核心线程在空闲时也会处理工作队列中的任务，只有在空闲时间超时后才会结束线程。

让线程保持运行状态、获取工作队列中任务的一系列动作，需要将工作队列与线程联系起来，这由 ThreadPoolExecutor 设计的 runWorker(Worker w) 完成。

线程池创建的线程由 t.start() 启动后，run() 方法将会被回调，Worker对象实例化线程时，传入了实现了 Runnable 接口的 Worker 实例。所以 t.run() 方法将会进入 Worker类 的 run() 方法。其中就只做了一件事：执行由上述由 ThreadPoolExecutor 实现的 runWorker() 方法。

\*\*runWorker() 方法为了将工作队列与线程联系起来，让线程有任务可做，\*\*做了几件事：

1.  如果有初始任务，则执行初始任务
2.  如果没有，或者初始任务已经执行完了，就去工作队列中获取任务
3.  线程是临界区资源，先上锁，再执行任务

> 需要注意的是，runWorker 在循环中，在执行任务前后添加了**钩子函数 beforeExecute() 与 afterExecute()** ，它们抛出的异常如果方法内没有处理，将会导致 runWorker 跳出循环，进入线程终止处理。
> 
> 如果我们希望线程可以中断，我们可以在钩子函数中实现对中断的响应。
> 
> 除了响应中断，我们还可以做很多操作，例如让线程暂停/回复 处理任务，这个代码在文末提供。

final void runWorker(Worker w) {
        //获取当前线程环境
        Thread wt = Thread.currentThread();
        //取出Worker封装的初始任务
        Runnable task = w.firstTask;
        //将Worker封装的初始任务清空
        w.firstTask = null;
        w.unlock(); // allow interrupts
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
            //循环获取可执行的任务，进入循环的条件：
            //1. 如果worker中有初始任务
            //2. 获取到工作队列中的任务
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                //线程是临界区资源，处理任务的过程需要将线程上锁
                w.lock();
                //1.如果线程为STOP状态，或者TIDYING、TERMINATED状态,那么就将线程中断（将中断标记设为true）
                //2.如果线程中断标记为真，且状态此时变为上述状态，那么就将线程中断
                if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                     (Thread.interrupted() &&
                      runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                    !wt.isInterrupted())
                    wt.interrupt();
                try {
                    //如果线程没被中断，为正常运行态
                    //执行任务前的钩子函数，注意，钩子函数抛出的异常是没人管的，会直接进入到finally代码块
                    beforeExecute(wt, task);
                    Throwable thrown = null;
                    try {
                        //在当前线程环境执行任务的run()方法
                        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 {
                        afterExecute(task, thrown);
                    }
                } finally {
                    //处理完任务，将task置空，等待GC
                    task = null;
                    //累计完成任务数+1
                    w.completedTasks++;
                    //处理任务完成，将线程资源释放
                    w.unlock();
                }
            }
            //如果执行到这里之前有人抛出异常，且无人捕获，则不执行这句，直接进入finally
            //（工作线程 task.run() 即使抛了异常，也被捕获了。只有可能在 getTask，w.lock(), 钩子函数 等无人捕获异常的地方抛出异常，才有可能跳过这句话的执行，直接进入finally）
            //如果执行到这里都没人抛出异常，或者抛出的异常全都被捕获过，则执行这一句
            completedAbruptly = false;
        } finally {
            processWorkerExit(w, completedAbruptly);
        }
    }
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有的朋友就会疑问，非核心线程是有 keepAliveTime 的，但是在 runWorker() 中并没有看到相关的结束线程的判断。不用急，我们看到 getTask() 方法中，它处理了非核心线程的存活时间。

### getTask() 从工作队列中获取线程任务 ###

getTask() 运行在当前线程的环境，当前线程需要从工作队列中获取任务。如果超时了，或者线程需要结束的情况，将会返回null。如果正常，将会把取到的任务返回，并由当前线程执行 r.run()。getTask()主要做了下面几件事：

1.  获取线程最新状态
2.  根据线程池状态，判断当前线程是否要继续运行
    
    1.  如果线程为运行态
    2.  或者是SHUTDOWN状态，但工作队列不为空，就继续运行
3.  如果线程超时，或者线程数过多，且满足下列条件，就可以退出当前线程
    
    1.  如果有其他线程（工作队列中的任务可以被别的线程处理）
    2.  如果工作队列为空（不需要线程处理任务）
4.  线程正常运行，则 限时 或 无限时 从工作队列中获取任务。
5.  只有限时获取任务失败，才会第二次进入循环。

private Runnable getTask() {
        boolean timedOut = false; 
    
        for (;;) {
            //获取线程池最新状态
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);
    
            //如果线程非运行态
            //如果
            //1. 是STOP、TIDYING、TERMINATED状态
            //2. 是SHUTDOWN状态，且工作队列为空
            //则自旋cas减小工作线程数，并return null，让所在线程获取任务失败，退出获取任务的循环，从而结束线程。
            if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
                decrementWorkerCount();
                return null;
            }
    		//如果线程为运行态
            //或者是SHUTDOWN状态，但工作队列不为空
            //就需要将任务取出处理
            int wc = workerCountOf(c);
            
    		//allowCoreThreadTimeOut 一般都是 false
            //判断当前线程是否有限时，是需要判断当前线程是否为核心线程的，这里用了很聪明的方法：判断工作线程数是否大于核心线程数
            //如果工作线程数小于核心线程数，说明当前线程一定是核心线程，那么不限时
            //反之，就直接认定进入到当前判断的是非核心线程，让它限时。
            //注意，这里没有上锁
            boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
    		//如果工作线程超过了最大值，或者当前线程超时了，那么当前线程应当被废弃
            //额外条件：且此时 有别的工作线程（有别人处理任务） 或者 工作队列为空（没有任务需要处理）
            //那么当前线程就确定可以废弃，return null，结束当前线程。
            if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
                && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
                //CAS减小工作线程数，不取出任务
                if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                    return null;
                //自旋
                continue;
            }
            //如果当前线程可用
            try {
                //如果限时，就通过限时方式poll()获取任务
                Runnable r = timed ?
                    workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                //如果不限时，直接阻塞获取任务
                workQueue.take();
                if (r != null)
                    //如果拿到了任务，直接返回执行
                    return r;
                //进到这里说明超时了还没拿到任务
                timedOut = true;
            } catch (InterruptedException retry) {
                timedOut = false;
            }
        }
    }
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### processWorkerExit() 结束线程 ###

如果线程获取工作队列任务失败，或者被判定为当前线程应当结束，将会退出 runWorker() 的 while 循环，并进入 processWorkerExit() 处理线程结束的工作：

1.  如果当前线程是因为异常退出的，需要将线程池工作线程数更新-1
2.  获取锁，逻辑上对 workers 临界区变量上锁
3.  将当前线程从 workers 中取出，并释放锁
4.  释放线程后，尝试终止线程池
5.  根据情况，看看是否需要补一个工作线程

//移除当前工作线程
    private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
        //如果执行了 completedAbruptly=false 语句，说明当前线程异常退出了。需要将线程池工作线程数更新-1
        if (completedAbruptly) // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
            decrementWorkerCount();
    
        //有线程退出的时候，将要操作 workers 这个非线程安全集合，它是临界区资源
        //对临界区资源的 检查+修改，需要原子性操作，需要上锁。对 mainLock 上锁。 
        // mainLock 逻辑上用于 workers 资源的上锁， 这里顺便同时也对 completedTaskCount 这个互斥资源进行逻辑上的上锁
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            //工作记录，统计线程池总完成任务数
            completedTaskCount += w.completedTasks;
            //将该线程从 workers 集合中取出
            workers.remove(w);
        } finally {
            //释放对 workers 资源的 mainLock 锁
            mainLock.unlock();
        }
    
        //释放线程之后，尝试终止线程池
        //终止条件：SHUTDOWN状态且工作线程数为0且工作队列为空 || STOP状态且工作线程数为0
        tryTerminate();
    
        //获取当前线程池状态
        int c = ctl.get();
        //如果线程池状态为 RUNNING 或者 SHUTDOWN
        if (runStateLessThan(c, STOP)) {
            //如果是正常状态溢出当前线程，进入if方法块
            if (!completedAbruptly) {
                // 核心线程数最小值允许多少？
                int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
                //工作队列不为空，设置工作线程的最小值为1
                if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
                    min = 1;
                //如果工作线程数大于等于工作线程最小值，说明还有工作线程在线程池中，那就return，什么也不干。
                if (workerCountOf(c) >= min)
                    return; // replacement not needed
            }
            //1. 如果是不正常的方式移除了当前工作线程，再补一个工作线程！
            //2. 线程池工作队列不为空，并且没有工作线程，再添加一个工作线程。
            addWorker(null, false);
        }
    }
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### tryTerminate() 尝试终止线程 ###

如果当前状态为 SHUTDOWN 或者 STOP ，而且满足变为 TIDYING 状态的条件，就CAS一次尝试将状态变为 TIDYING 。如果变为 TIDYING 成功，将继续变为 TERMINATED。在真正变为 TERMINATED 之前，会给一个钩子函数 terminated() 由外界/子类 实现，处理变为 TERMINATED 状态之前的最后操作。

final void tryTerminate() {
        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            //如果是运行态，就不终止线程
            if (isRunning(c) ||
                //如果已经是TIDYING状态了，就不作处理
                runStateAtLeast(c, TIDYING) ||
                //如果是SHUTDOWN，但是工作队列还有任务，不作处理（ SHUTDOWN需要到工作队列为空的时候，才可以变成TIDYING）
                (runStateOf(c) == SHUTDOWN && ! workQueue.isEmpty()))
                return;
            //如果是SHUTDOWN或者STOP状态，但是工作线程还没清空
            if (workerCountOf(c) != 0) { // Eligible to terminate
                //中断一个当前运行的线程
                interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
                return;
            }
    
            //如果可以变为TIDYING状态，上锁，因为terminated中的操作可能会是临界区资源
            final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
            mainLock.lock();
            try {
                if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
                    try {
                        //自定义处理线程池终止前的最后操作
                        terminated();
                    } finally {
                        //最终设置为TERMINATED线程池状态
                        ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
                        termination.signalAll();
                    }
                    return;
                }
            } finally {
                mainLock.unlock();
            }
            // else retry on failed CAS
        }
    }
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### shutdown() 将线程池变为 SHUTDOWN 状态 ###

之所以在 mainLock.lock() 内还要对 ctl 变量进行自旋更新，是因为还有其他线程在没持有锁的时候，也对 ctl 进行自旋更新。例如：addWorker()中对工作线程数进行更改就没有上锁。

public void shutdown() {
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            //判断能否SHUTDOWN
            checkShutdownAccess();
            //自旋将线程池运行状态改为 SHUTDOWN
            advanceRunState(SHUTDOWN);
            //中断所有线程
            interruptIdleWorkers();
            //线程池生命周期钩子函数
            onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        //变为SHUTDOWN的时候，尝试变为TIDYING
        tryTerminate();
    }
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### shutdownNow() 将线程池变为 STOP 状态 ###

public List<Runnable> shutdownNow() {
        List<Runnable> tasks;
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            //检查能否SHUTDOWN
            checkShutdownAccess();
            //将状态改为STOP
            advanceRunState(STOP);
            //中断所有工作线程，中断响应可在runWorker的钩子函数中自定义处理（可以通过抛出异常来终止线程运行）
            interruptWorkers();
            //将工作队列中的任务全都溢出，并且添加到 tasks中。可以交给拒绝策略，或者外部处理这些还没完成的任务。
            tasks = drainQueue();
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        //变为 STOP 状态后，尝试变为 TIDYING 状态
        tryTerminate();
        return tasks;
    }
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文中多次提到了钩子函数，其中最常用的是在 runWorker() 中，在线程执行任务前后添加的 beforeExecute() 和 afterExecute() 两个钩子函数。除了响应中断，我们还可以做很多操作，例如让线程暂停/回复 处理任务：

class PausableThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {
        private boolean isPaused;
        private ReentrantLock pauseLock = new ReentrantLock();
        private Condition unpaused = pauseLock.newCondition();
    
        public PausableThreadPoolExecutor(...) { super(...); }
    
        protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
            //确保继承的方法多次重写的调用链正常，要调用super.beforeExecute()
            super.beforeExecute(t, r);
            //获取暂停锁
            pauseLock.lock();
            try {
                //条件变量，只要不满足，就阻塞等待
                while (isPaused) unpaused.await();
            } catch (InterruptedException ie) {
                t.interrupt();
            } finally {
                pauseLock.unlock();
            }
        }
    
        public void pause() {
            pauseLock.lock();
            try {
                isPaused = true;
            } finally {
                pauseLock.unlock();
            }
        }
    
        public void resume() {
            pauseLock.lock();
            try {
                isPaused = false;
                unpaused.signalAll();
            } finally {
                pauseLock.unlock();
            }
        }
    }}
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其中使用了条件变量，使用方法见 ReentrantLock 的条件变量文章。

作者：Tuuu64759  
链接：https://juejin.cn/post/7198147346055839799

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