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线程池生命周期管理

上一期讲了线程池生命周期管理的任务管理，对于线程池来说，任务管理和线程管理是它必须关注的事情，而线程管理比任务管理则更复杂。

线程管理

Worker线程（工作线程）

线程池为了掌握线程的状态并维护线程的生命周期，设计了线程池内的工作线程Worker，先看一下源码：

private final class Worker extends AbstractQueuedSynchronizer implements Runnable{
    final Thread thread;//Worker持有的线程
    Runnable firstTask;//初始化的任务，可以为null
}

Worker这个线程，实现了Runnable接口，并持有一个线程thread变量，一个初始化的任务firstTask，thread是在调用构造方法时通过ThreadFactory来创建的线程，可以用来执行任务；firstTask用它来保存传入的第一个任务，这个任务可以有也可以为null。如果这个值时非空的，那么线程就会在启动初期立即执行这个任务，也就是对应核心线程（corePool）创建时的情况，如果这个值时null，那么就需要创建一个线程去执行任务列表（workQueue）中的任务，也就是非核心线程的创建。

Worker执行任务的模型如下图所示：

线程池需要管理线程的生命周期，需要在线程池长时间不允许的时候进行回收。线程池使用一张Hash表去持有线程的引用，这样可以通过添加引用，移除引用这样的操作来控制线程的生命周期，这个时候重要的是如何判断线程是否在运行。

Worker是通过继承AQS，使用AQS来实现独占锁这个功能（每次只能有一个线程能持有锁，是针对共享锁而言的，AQS源码中其内部类Node定义来两个常量SHARED和EXCLUSIVE，分别就是共享模式和独占模式，标示了AQS队列中等待线程的锁获取模式），为的就是实现不可重入的特性去反应线程当前的执行状态。

下图是Java中主流锁的分类：（锁的概念有很多，但是其实各种锁的维度是不同的，后面会详细深入了解）

java各种主流锁分类

那么如何判断线程是否正在运行呢：

lock方法一旦获取了独占锁，表示当前线程正在执行任务中
如果正在执行任务，则不应该中断线程
如果该线程现在不是独占锁的状态，也就是空闲的状态，说明它没有在处理任务，这时可以对该线程进行中断
线程池在执行shutdown方法或者tryTerminate方法时会调用interruptIdleWorkers方法来中断空闲的线程，interruptIdleWorkers方法使用tryLock方法来判断线程池中的线程是否空闲状态；如果是空闲状态则可以安全回收。

会在线程回收过程中也使用到了这种特性，回收过程如下图所示：

Worker线程增加

增加线程时通过线程池中addWorker方法，该方法的功能就是增加一个线程，该方法不考虑线程池是在哪个阶段增加的该线程，这个分配线程的策略是在上个步骤完成，该步骤仅仅完成增加线程，并使它运行，最后返回是否成功这个结果。 addWorker方法有两个参数：firstTask，core。firstTask参数用于指定新增的线程执行的第一个任务，该参数可以为空（和Worker线程中的firstTask差不多），core参数为true表示在新增线程时会判断当前活动线程数是否少于corePoolSize（核心线程数），false表示新增线程前需要判断当前活动线程数是否少于maximumPoolSize（最大线程数），其执行流程如下：

Worker线程回收

线程池中线程的销毁依赖于JVM自动的回收，线程池做的工作时根据当前线程池的状态维护一定数量的线程引用（前面提到的用Hash表），防止这部分线程被JVM回收，当线程池决定哪些线程需要回收时，只需要将其引用消除即可。Worker被创建出来后，就会不断的进行轮训，然后获取任务去执行，核心线程可以无限等待获取任务，非核心线程要限时获取任务。当Worker无法获取到任务，也就是获取的任务为空时，循环就会结束，Worker会主动消除自身在线程池内的引用。

try {
  while (task != null || (task = getTask()) != null) {
    //执行任务（循环）
  }
} finally {
  processWorkerExit(w, completedAbruptly);//获取不到任务时，主动回收自己
}

上述代码可以看出线程池回收时在processWorkerExit方法中完成的，下面是线程回收流程图：

实时上，在这个方法中，将线程引用移除线程池就已经结束线程池销毁线程的工作了（等待JVM自动回收线程）。但是由于引起线程销毁的可能性有很多，线程池还要判断是什么引发了这次销毁，是否要改变线程池的状态，是否要根据新状态，重新分配线程。

Woker线程执行任务

在Worker类中的run方法调用了runWorker方法来执行任务，runWorker方法执行过程是：

while循环不断通过getTask方法来获取任务
getTask方法总阻塞队列中获取任务
如果线程池正在停止，那么要保证当前线程是中断状态，否则要保证当前线程不是中断状态。
执行任务
如果getTask方法结果为null，则跳出循环，执行processWorkerExit方法，销毁线程

流程图如下：