前幾天，技術群里有個群友問了一個關于線程池的問題，內容如圖所示：

 

關于線程池相關知識可以先看下這篇：為什么阿里巴巴Java開發手冊中強制要求線程池不允許使用Executors創建？

那么就來和大家探討下這個問題，在線程池中，線程會從 workQueue 中讀取任務來執行，最小的執行單位就是 Worker，Worker 實現了 Runnable 接口，重寫了 run 方法，這個 run 方法是讓每個線程去執行一個循環，在這個循環代碼中，去判斷是否有任務待執行，若有則直接去執行這個任務，因此線程數不會增加。

如下是線程池創建線程的整體流程圖：

 

首先會判斷線程池的狀態，也就是是否在運行，若線程為非運行狀態，則會拒絕。接下來會判斷線程數是否小于核心線程數，若小于核心線程數，會新建工作線程并執行任務，隨著任務的增多，線程數會慢慢增加至核心線程數，如果此時還有任務提交，就會判斷阻塞隊列 workQueue 是否已滿，若沒滿，則會將任務放入到阻塞隊列中，等待工作線程獲得并執行，如果任務提交非常多，使得阻塞隊達到上限，會去判斷線程數是否小于最大線程數 maximumPoolSize，若小于最大線程數，線程池會添加工作線程并執行任務，如果仍然有大量任務提交，使得線程數等于最大線程數，如果此時還有任務提交，就會被拒絕。

現在我們對這個流程大致有所了解，那么讓我們去看看源碼是如何實現的吧！

線程池的任務提交從 submit 方法來說，submit 方法是 AbstractExecutorService 抽象類定義的，主要做了兩件事情：

1. 把 Runnable 和 Callable 都轉化成 FutureTask
2. 使用 execute 方法執行 FutureTask

execute 方法是 ThreadPoolExecutor 中的方法，源碼如下：

public void execute(Runnable command) {
    // 若任務為空，則拋 NPE，不能執行空任務
    if (command == null) {
        throw new NullPointerException();
    }
    int c = ctl.get();
    // 若工作線程數小于核心線程數，則創建新的線程，并把當前任務 command 作為這個線程的第一個任務
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true)) {
            return;
        }
        c = ctl.get();
    }
    /**
        * 至此，有以下兩種情況：
        * 1.當前工作線程數大于等于核心線程數
        * 2.新建線程失敗
        * 此時會嘗試將任務添加到阻塞隊列 workQueue
        */
    // 若線程池處于 RUNNING 狀態，將任務添加到阻塞隊列 workQueue 中
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        // 再次檢查線程池標記
        int recheck = ctl.get();
        // 如果線程池已不處于 RUNNING 狀態，那么移除已入隊的任務，并且執行拒絕策略
        if (!isRunning(recheck) && remove(command)) {
            // 任務添加到阻塞隊列失敗，執行拒絕策略
            reject(command);
        }
        // 如果線程池還是 RUNNING 的，并且線程數為 0，那么開啟新的線程
        else if (workerCountOf(recheck) == 0) {
            addWorker(null, false);
        }
    }
    /**
        * 至此，有以下兩種情況：
        * 1.線程池處于非運行狀態，線程池不再接受新的線程
        * 2.線程處于運行狀態，但是阻塞隊列已滿，無法加入到阻塞隊列
        * 此時會嘗試以最大線程數為界創建新的工作線程
        */
    else if (!addWorker(command, false)) {
        // 任務進入線程池失敗，執行拒絕策略
        reject(command);
    }
}

可以看到 execute 方法中的的核心方法為 addWorker，再去看 addWorker 方法之前，先看下 Worker 的初始化方法：

Worker(Runnable firstTask) {
    // 每個任務的鎖狀態初始化為-1，這樣工作線程在運行之前禁止中斷
    setState(-1);
    this.firstTask = firstTask;
    // 把 Worker 作為 thread 運行的任務
    this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}

在 Worker 初始化時把當前 Worker 作為線程的構造器入參，接下來從 addWorker 方法中可以找到如下代碼：

final Thread t = w.thread;
// 如果成功添加了 Worker，就可以啟動 Worker 了
if (workerAdded) {
    t.start();
    workerStarted = true;
}

這塊代碼是添加 worker 成功，調用 start 方法啟動線程，Thread t = w.thread; 此時的 w 是 Worker 的引用，那么t.start();實際上執行的就是 Worker 的 run 方法。

Worker 的 run 方法中調用了 runWorker 方法，簡化后的 runWorker 源碼如下：

final void runWorker(Worker w) {
    Runnable task = w.firstTask;
    while (task != null || (task = getTask()) != null) {
        try {
            task.run();
        } finally {
            task = null;
        }
    }
}

這個 while 循環有個 getTask 方法，getTask 的主要作用是阻塞從隊列中拿任務出來，如果隊列中有任務，那么就可以拿出來執行，如果隊列中沒有任務，這個線程會一直阻塞到有任務為止（或者超時阻塞），其中 getTask 方法的時序圖如下：

 

其中線程復用的關鍵是 1.6 和 1.7 部分，這部分源碼如下：

Runnable r = timed ? workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) : workQueue.take();

使用隊列的 poll 或 take 方法從隊列中拿數據，根據隊列的特性，隊列中有任務可以返回，隊列中無任務會阻塞。

線程池的線程復用就是通過取 Worker 的 firstTask 或者通過 getTask 方法從 workQueue 中不停地取任務，并直接調用 Runnable 的 run 方法來執行任務，這樣就保證了每個線程都始終在一個循環中，反復獲取任務，然后執行任務，從而實現了線程的復用。