JAVA线程池原理与源码分析

1、线程池常用接口介绍

1.1、Executor

public interface Executor {
void execute(Runnable command);
}

执行提交的Runnable任务。其中的execute方法在将来的某个时候执行给定的任务，该任务可以在新线程、池化线程或调用线程中执行,具体由Executor的实现者决定。

1.2、ExecutorService

ExecutorService继承自Executor，下面挑几个方法介绍：

1.2.1、shutdown()

void shutdown();

启动有序关闭线程池，在此过程中执行先前提交的任务，但不接受任何新任务。如果线程池已经关闭，调用此方法不会产生额外的效果。此方法不等待以前提交的任务完成执行,可以使用awaitTermination去实现。

1.2.2、shutdownNow()

List<Runnable> shutdownNow();

尝试停止所有正在积极执行的任务， 停止处理等待的任务，并返回等待执行的任务列表。 此方法不等待以前提交的任务完成执行,可以使用awaitTermination去实现。除了尽最大努力停止处理积极执行的任务外，没有任何保证。例如，典型的实现是：通过Thread#interrupt取消任务执行，但是任何未能响应中断的任务都可能永远不会终止。

1.2.3、isShutdown()

boolean isShutdown();

返回线程池关闭状态。

1.2.4、isTerminated()

boolean isTerminated();

如果关闭后所有任务都已完成，则返回 true。注意，除非首先调用了shutdown或shutdownNow，否则isTerminated永远不会返回true。

1.2.5、awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)

boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

线程阻塞阻塞，直到所有任务都在shutdown请求之后执行完毕，或者超时发生，或者当前线程被中断(以先发生的情况为准)。

1.2.6、submit

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);

提交一个value-returning任务以执行，并返回一个表示该任务未决结果的Future。 Future的 get方法将在成功完成任务后返回任务的结果。

1.3、ScheduledExecutorService

安排命令在给定的延迟之后运行，或者定期执行,继承自ExecutorService接口由以下四个方法组成：

//在给定延迟之后启动任务，返回ScheduledFuture
public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,long delay, TimeUnit unit);
public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,long delay, TimeUnit unit);
//创建并执行一个周期性操作，该操作在给定的初始延迟之后首次启动，然后在给定的周期内执行;
//如果任务的任何执行遇到异常，则禁止后续执行。否则，任务只会通过执行器的取消或终止而终止。
//如果此任务的任何执行时间超过其周期，则后续执行可能会延迟开始，但不会并发执行。
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,long initialDelay,long period,TimeUnit unit);
//创建并执行一个周期性操作，该操作在给定的初始延迟之后首次启动，然后在一次执行的终止和下一次执行的开始之间使用给定的延迟。
//如果任务的任何执行遇到异常，则禁止后续执行。否则，任务只会通过执行器的取消或终止而终止。
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,long initialDelay,long delay,TimeUnit unit);

1.4、ThreadFactory

public interface ThreadFactory {
    Thread newThread(Runnable r);
}

按需创建新线程的对象。

1.5、Callable

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

返回任务结果也可能抛出异常。

1.6、Future

public interface Future<V> {
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    boolean isCancelled();
    boolean isDone();
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
    V get(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

Future表示异步计算的结果。方法用于检查计算是否完成，等待计算完成并检索计算结果。只有当计算完成时，才可以使用方法get检索结果，如果需要，可以阻塞，直到准备好为止。取消由cancel方法执行。还提供了其他方法来确定任务是否正常完成或被取消。一旦计算完成，就不能取消计算。

1.7、Delayed

public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
    //在给定的时间单位中返回与此对象关联的剩余延迟
    long getDelay(TimeUnit unit);
}

一种混合风格的接口，用于标记在给定延迟之后应该执行的对象。

1.8、ScheduledFuture

public interface ScheduledFuture<V> extends Delayed, Future<V> {}

2、线程池工作流程

新任务进来时：

1. 如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新线程（核心线程）来执行任务。
2. 如果运行的线程等于或多于corePoolSize ,则将任务加入BlockingQueue。
3. 如果BlockingQueue队列已满，则创建新的线程（非核心）来处理任务。
4. 如果核心线程与非核心线程总数超出maximumPoolSize，任务将被拒绝，并调用RejectedExecutionHandler拒绝策略。

3、ThreadPoolExecutor介绍

构造方法：

public ThreadPoolExecutor(
int corePoolSize,int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)

参数说明：

• corePoolSize
  除非设置了 allowCoreThreadTimeOut，否则要保留在线程池中的线程数（即使它们是空闲的）。
• maximumPoolSize
  线程池中允许的最大线程数。
• keepAliveTime
  当线程数大于corePoolSize时，这是多余的空闲线程在终止新任务之前等待新任务的最长时间。
• unit
  keepAliveTime参数的时间单位。
• workQueue
  用于在任务执行前保存任务的队列。这个队列只包含execute方法提交的Runnable任务。
• threadFactory
  执行程序创建新线程时使用的工厂。
• handler
  由于达到线程边界和队列容量而阻塞执行时使用的处理程序。

3.1、BlockingQueue

• SynchronousQueue
  不存储元素的阻塞队列，一个插入操作，必须等待移除操作结束，每个任务一个线程。使用的时候maximumPoolSize一般指定成Integer.MAX_VALUE。
• LinkedBlockingQueue
  如果当前线程数大于等于核心线程数，则进入队列等待。由于这个队列没有最大值限制，即所有超过核心线程数的任务都将被添加到队列中。
• ArrayBlockingQueue
  可以限定队列的长度，接收到任务的时候，如果没有达到corePoolSize的值，则新建线程(核心线程)执行任务，如果达到了，则入队等候，如果队列已满，则新建线程(非核心线程)执行任务，又如果总线程数到了maximumPoolSize，并且队列也满了，则执行拒绝策略。
• DelayQueue
  队列内元素必须实现Delayed接口，这就意味着你传进去的任务必须先实现Delayed接口。这个队列接收到任务时，首先先入队，只有达到了指定的延时时间，才会执行任务。
• priorityBlockingQuene
  具有优先级的无界阻塞队列。

3.2、RejectedExecutionHandler

有4个ThreeadPoolExecutor内部类。

• AbortPolicy
  直接抛出异常，默认策略。
• CallerRunsPolicy
  用调用者所在的线程来执行任务。
• DiscardOldestPolicy
  丢弃阻塞队列中靠最前的任务，并执行当前任务。
• DiscardPolicy
  直接丢弃任务。

最好自定义饱和策略，实现RejectedExecutionHandler接口,如:记录日志或持久化存储不能处理的任务。

3.3、线程池大小设置

• CPU密集型
  尽量使用较小的线程池，减少CUP上下文切换，一般设置为CPU核心数+1。
• IO密集型
  可以适当加大线程池数量，IO多，所以在等待IO的时候，充分利用CPU,一般设置为CPU核心数2倍。
  但是对于一些特别耗时的IO操作，盲目的用线程池可能也不是很好，通过异步+单线程轮询，上层再配合上一个固定的线程池，效果可能更好，参考Reactor模型。
• 混合型
  视具体情况而定。

3.4、任务提交

• Callable
  通过submit函数提交，返回Future对象。
• Runnable
  通过execute提交，没有返回结果。

3.5、关闭线程池

• shutdown()
  仅停止阻塞队列中等待的线程，那些正在执行的线程就会让他们执行结束。
• shutdownNow()
  不仅会停止阻塞队列中的线程，而且会停止正在执行的线程。

4、线程池实现原理

4.1、 线程池状态

线程池的内部状态由AtomicInteger修饰的ctl表示，其高3位表示线程池的运行状态，低29位表示线程池中的线程数量。

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));

主池控制状态ctl是一个原子整数，包含两个概念字段:

• workerCount：指示有效线程数。
• runState：指示是否运行、关闭等。

为了将这两个字段打包成一个整型，所以将workerCount限制为(2^29)-1个线程，而不是(2^31)-1个线程。

workerCount是工作线程数量。该值可能与实际活动线程的数量存在暂时性差异，例如，当ThreadFactory在被请求时无法创建线程，以及退出的线程在终止前仍在执行bookkeeping时。 用户可见的池大小报告为工作线程集的当前大小。

runState提供了生命周期，具有以下值:

• RUNNING:接受新任务并处理排队的任务
• SHUTDOWN:不接受新任务，而是处理队列的任务。
• STOP:不接受新任务，不处理队列的任务，中断正在进行的任务。
• TIDYING:所有任务都已终止，workerCount为零，过渡到状态TIDYING的线程将运行terminated()钩子方法。
• TERMINATED:terminated()方法执行完毕。

为了允许有序比较，这些值之间的数值顺序很重要。运行状态会随着时间单调地增加，但不需要达到每个状态。转换:

• RUNNING -> SHUTDOWN
  在调用shutdown()时，可以隐式地在finalize()中调用。
• (RUNNING or SHUTDOWN) -> STOP
  调用shutdownNow()。
• SHUTDOWN -> TIDYING
  当队列和池都为空时。
• STOP -> TIDYING
  当池是空的时候。
• TIDYING -> TERMINATED
  当terminated()钩子方法完成时。

当状态达到TERMINATED时，在awaitTermination()中等待的线程将返回。

下面看以下其他状态信息：

//Integer.SIZE为32，COUNT_BITS为29
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
//2^29-1 最大线程数
private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;
/**
* 即高3位为111，该状态的线程池会接收新任务，并处理阻塞队列中的任务；
* 111 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
* -1 原码：0000 ... 0001 反码：1111 ... 1110 补码：1111 ... 1111
* 左移操作：后面补 0
* 111 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*/
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;
/**
* 即高3位为000，该状态的线程池不会接收新任务，但会处理阻塞队列中的任务；
* 000 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*/
private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS;
/**
* 即高3位为001，该状态的线程不会接收新任务，也不会处理阻塞队列中的任务，而且会中断正在* 运行的任务；
* 001 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*/
private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS;
/**
* 即高3位为010，所有任务都已终止，workerCount为零，过渡到状态TIDYING的线程将运行terminated()钩子方法；
* 010 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*/
private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS;
/**
* 即高3位为011，terminated()方法执行完毕；
* 011 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*/
private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS;
//根据ctl计算runState
private static int runStateOf(int c) {
//2^29   =  001 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
//2^29-1 =  000 1 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
//~(2^29-1)=111 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
//假设c为 STOP 001 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
// 最终值：    001 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
    return c & ~CAPACITY;
}
//根据ctl计算 workerCount
private static int workerCountOf(int c) {
//2^29-1 =  000 1 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
//假设c =   000 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001  1个线程
//最终值：  000 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001  1
    return c & CAPACITY;
}
// 根据runState和workerCount计算ctl
private static int ctlOf(int rs, int wc) {
//假设 rs: STOP  001 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
//假设 wc:       000 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001  1个线程
//最终值：       001 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
    return rs | wc;
}
private static boolean runStateLessThan(int c, int s) {
    return c < s;
}
private static boolean runStateAtLeast(int c, int s) {
    return c >= s;
}
//RUNNING状态为负数，肯定小于SHUTDOWN，返回线程池是否为运行状态
private static boolean isRunning(int c) {
    return c < SHUTDOWN;
}
//试图增加ctl的workerCount字段值。
private boolean compareAndIncrementWorkerCount(int expect) {
    return ctl.compareAndSet(expect, expect + 1);
}
//尝试减少ctl的workerCount字段值。
private boolean compareAndDecrementWorkerCount(int expect) {
    return ctl.compareAndSet(expect, expect - 1);
}
//递减ctl的workerCount字段。这只在线程突然终止时调用(请参阅processWorkerExit)。在getTask中执行其他递减。
private void decrementWorkerCount() {
    do {
    } while (!compareAndDecrementWorkerCount(ctl.get()));
}

Doug Lea大神的设计啊，感觉计算机的基础真的是数学。

4.2、 内部类Worker

Worker继承了AbstractQueuedSynchronizer，并且实现了Runnable接口。
维护了以下三个变量，其中completedTasks由volatile修饰。

 //线程这个工作程序正在运行。如果工厂失败，则为空。
final Thread thread;
//要运行的初始任务。可能是null。
Runnable firstTask;
//线程任务计数器
volatile long completedTasks;

构造方法：

//使用ThreadFactory中给定的第一个任务和线程创建。
Worker(Runnable firstTask) {
    //禁止中断，直到运行工作程序
    setState(-1); 
    this.firstTask = firstTask;
    this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
}

既然实现了Runnable接口，必然实现run方法：

//Delegates main run loop to outer runWorker
public void run() {
    //核心
    runWorker(this);
}

4.3、runWorker(Worker w)执行任务

先看一眼执行流程图，再看源码，会更清晰一点：

首先来看runWorker(Worker w)源码：

final void runWorker(Worker w) {
    //获取当前线程
    Thread wt = Thread.currentThread();
    //获取第一个任务
    Runnable task = w.firstTask;
    //第一个任务位置置空
    w.firstTask = null;
    //因为Worker实现了AQS，此处是释放锁，new Worker()是state==-1，此处是调用Worker类的 release(1)方法，将state置为0。Worker中interruptIfStarted()中只有state>=0才允许调用中断
    w.unlock();
    //是否突然完成，如果是由于异常导致的进入finally，那么completedAbruptly==true就是突然完成的
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        //先处理firstTask，之后依次处理其他任务
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            //获取锁
            w.lock();
            //如果池停止，确保线程被中断;如果没有，请确保线程没有中断。这需要在第二种情况下重新检查，以处理清除中断时的shutdownNow竞争
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) || (Thread.interrupted() && runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) && !wt.isInterrupted())
                wt.interrupt();
            try {
                //自定义实现
                beforeExecute(wt, task);
                Throwable thrown = null;
                try {
                    //执行任务
                    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 {
                    //自定义实现
                    afterExecute(task, thrown);
                }
            } finally {
                task = null;
                //任务完成数+1
                w.completedTasks++;
                //释放锁
                w.unlock();
            }
        }
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        //Worker的结束后的处理工作
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

下面再来看上述源码中的getTask()与processWorkerExit(w, completedAbruptly)方法：

4.3.1、getTask()

根据当前配置设置执行阻塞或定时等待任务，或者如果该worker因为任何原因必须退出，则返回null,在这种情况下workerCount将递减。

返回空的情况：

1. 大于 maximumPoolSize 个 workers(由于调用setMaximumPoolSize)
2. 线程池关闭
3. 线程池关闭了并且队列为空
4. 这个worker超时等待任务，超时的worker在超时等待之前和之后都可能终止(即allowCoreThreadTimeOut || workerCount > corePoolSize)，如果队列不是空的，那么这个worker不是池中的最后一个线程。

private Runnable getTask() {
    // Did the last poll() time out?
    boolean timedOut = false;
    for (; ; ) {
        //获取线程池状态
        int c = ctl.get();
        int rs = runStateOf(c);
        //仅在必要时检查队列是否为空。
        if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
            //递减ctl的workerCount字段
            decrementWorkerCount();
            return null;
        }
        //获取workerCount数量
        int wc = workerCountOf(c);
        // Are workers subject to culling?
        boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
        //线程超时控制
        if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut)) && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
            //尝试减少ctl的workerCount字段
            if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                return null;
            continue;
        }
        try {
            //如果有超时控制，则使用带超时时间的poll，否则使用take,没有任务的时候一直阻塞，这两个方法都会抛出InterruptedException
            Runnable r = timed ?workQueue.poll(keepAliveTime,TimeUnit.NANOSECONDS) :workQueue.take();
            //有任务就返回
            if (r != null)
                return r;
            //获取任务超时，肯定是走了poll逻辑
            timedOut = true;
        } catch (InterruptedException retry) {
            //被中断
            timedOut = false;
        }
    }
}

4.3.1、processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly)

为垂死的worker进行清理和bookkeeping。仅从工作线程调用。除非completedAbruptly被设置，否则假定workerCount已经被调整以考虑退出。此方法从工作集中移除线程，如果线程池由于用户任务异常而退出，或者运行的工作池小于corePoolSize，或者队列非空但没有工作池， 则可能终止线程池或替换工作池。

private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
    // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
    // true：用户线程运行异常,需要扣减
    // false：getTask方法中扣减线程数量
    if (completedAbruptly)
        //递减ctl的workerCount字段。
        decrementWorkerCount();
    //获取主锁，锁定
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        //更新完成任务计数器
        completedTaskCount += w.completedTasks;
        //移除worker
        workers.remove(w);
    } finally {
        //解锁
        mainLock.unlock();
    }
    // 有worker线程移除，可能是最后一个线程退出需要尝试终止线程池
    tryTerminate();
    int c = ctl.get();
    // 如果线程为running或shutdown状态，即tryTerminate()没有成功终止线程池，则判断是否有必要一个worker
    if (runStateLessThan(c, STOP)) {
        // 正常退出，计算min：需要维护的最小线程数量
        if (!completedAbruptly) {
            // allowCoreThreadTimeOut 默认false：是否需要维持核心线程的数量
            int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
            // 如果min ==0 或者workerQueue为空，min = 1
            if (min == 0 && !workQueue.isEmpty())
                min = 1;
            // 如果线程数量大于最少数量min，直接返回，不需要新增线程
            if (workerCountOf(c) >= min)
                return; // replacement not needed
        }
        // 添加一个没有firstTask的worker
        addWorker(null, false);
    }
}

4.4、任务提交

提交有两种：

• Executor#execute(Runnable command)
  Executor接口提供的方法，在将来的某个时候执行给定的命令.该命令可以在新线程、池化线程或调用线程中执行,具体由Executor的实现者决定。
• ExecutorService#submit(Callable task)
  提交一个value-returning任务以执行，并返回一个表示该任务未决结果的Future。Future的get方法将在成功完成任务后返回任务的结果。

4.5、任务执行

4.5.1、 execute(Runnable command)

任务执行流程图：

三步处理：

1. 如果运行的线程小于corePoolSize，则尝试用给定的命令作为第一个任务启动一个新线程。对addWorker的调用原子性地检查runState和workerCount，因此可以通过返回false来防止错误警报，因为错误警报会在不应该添加线程的时候添加线程。
2. 如果一个任务可以成功排队，那么我们仍然需要再次检查是否应该添加一个线程 (因为自上次检查以来已有的线程已经死亡)，或者池在进入这个方法后关闭。因此，我们重新检查状态，如果必要的话，如果停止，则回滚队列;如果没有，则启动一个新线程。
3. 如果无法对任务排队，则尝试添加新线程。 如果它失败了，我们知道pool被关闭或饱和，所以拒绝任务。

public void execute(Runnable command) {
    //任务为空，抛出异常
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
   //获取线程控制字段的值
   int c = ctl.get();
   //如果当前工作线程数量少于corePoolSize（核心线程数）
   if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
       //创建新的线程并执行任务，如果成功就返回
       if (addWorker(command, true))
            return;
       //上一步失败，重新获取ctl
       c = ctl.get();
    }
    //如果线城池正在运行，且入队成功
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        //重新获取ctl
        int recheck = ctl.get();
        //如果线程没有运行且删除任务成功
        if (!isRunning(recheck) && remove(command))
            //拒绝任务
            reject(command);
        //如果当前的工作线程数量为0，只要还有活动的worker线程，就可以消费workerQueue中的任务
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            //第一个参数为null，说明只为新建一个worker线程，没有指定firstTask
            addWorker(null, false);
    } else if (!addWorker(command, false))
    //如果线程池不是running状态 或者 无法入队列,尝试开启新线程，扩容至maxPoolSize，如果addWork(command, false)失败了，拒绝当前command
        reject(command);
}

下面详细看一下上述代码中出现的方法：addWorker(Runnable firstTask, boolean core)。

4.5.1.1、addWorker(Runnable firstTask, boolean core)

检查是否可以根据当前池状态和给定的界限(核心或最大值)添加新worker，如果是这样，worker计数将相应地进行调整，如果可能，将创建并启动一个新worker， 并将运行firstTask作为其第一个任务。 如果池已停止或有资格关闭，则此方法返回false。如果线程工厂在被请求时没有创建线程，则返回false。如果线程创建失败，要么是由于线程工厂返回null，要么是由于异常 (通常是Thread.start()中的OutOfMemoryError))，我们将回滚。

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
    //好久没见过这种写法了
    retry:
    //线程池状态与工作线程数量处理,worker数量+1
    for (; ; ) {
        //获取当前线程池状态与线程数
        int c = ctl.get();
        //获取当前线程池状态
        int rs = runStateOf(c);
        // 仅在必要时检查队列是否为空。如果池子处于SHUTDOWN，STOP，TIDYING，TERMINATED的时候 不处理提交的任务,判断线程池是否可以添加worker线程
        if (rs >= SHUTDOWN && !(rs == SHUTDOWN && firstTask == null && !workQueue.isEmpty()))
            return false;
        //线程池处于工作状态
        for (; ; ) {
            //获取工作线程数量
            int wc = workerCountOf(c);
            //如果线程数量超过最大值或者超过corePoolSize或者超过maximumPoolSize 拒绝执行任务
            if (wc >= CAPACITY || wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                return false;
            //试图增加ctl的workerCount字段
            if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                //中断外层循环
                break retry;
            // Re-read ctl
            c = ctl.get();
            //如果当前线程池状态已经改变
            if (runStateOf(c) != rs)
                //继续外层循环
                continue retry;
            //否则CAS因workerCount更改而失败;重试内循环
        }
    }
    //添加到worker线程集合，并启动线程,工作线程状态
    boolean workerStarted = false;
    boolean workerAdded = false;
    //继承AQS并实现了Runnable接口
    Worker w = null;
    try {
        //将任务封装
        w = new Worker(firstTask);
        //获取当前线程
        final Thread t = w.thread;
        if (t != null) {
            //获取全局锁
            final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
            //全局锁定
            mainLock.lock();
            try {
                //持锁时重新检查。退出ThreadFactory故障，或者在获取锁之前关闭。
                int rs = runStateOf(ctl.get());
                //如果当前线程池关闭了
                if (rs < SHUTDOWN || (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                   //测试该线程是否活动。如果线程已经启动并且还没有死，那么它就是活的。                                       
                   if (t.isAlive())
                        throw new IllegalThreadStateException();
                   //入工作线程池
                   workers.add(w);
                   int s = workers.size();
                   //跟踪最大的池大小
                   if (s > largestPoolSize)
                        largestPoolSize = s;
                   //状态
                   workerAdded = true;
                }
            } finally {
                //释放锁
                mainLock.unlock();
            }
            //如果工作线程加入成功，开始线程的执行，并设置状态
            if (workerAdded) {
                t.start();
                workerStarted = true;
            }
        }
    } finally {
        //判断工作线程是否启动成功
        if (!workerStarted)
            //回滚工作线程创建
            addWorkerFailed(w);
    }
    //返回工作线程状态
    return workerStarted;
}

再分析回滚工作线程创建逻辑方法：addWorkerFailed(w)。
回滚工作线程创建,如果存在，则从worker中移除worker, 递减ctl的workerCount字段。,重新检查终止，以防这个worker的存在导致终止。

private void addWorkerFailed(Worker w) {
    //获取全局锁
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        //如果存在，则从worker中移除worker
        if (w != null)
            workers.remove(w);
        //递减ctl的workerCount字段。
        decrementWorkerCount();
        //重新检查终止
        tryTerminate();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

其中的tryTerminate()方法：
如果是SHUTDOWN或者STOP 且池子为空，转为TERMINATED状态。如果有条件终止，但是workerCount不为零，则中断空闲worker，以确保关机信号传播。必须在任何可能使终止成为可能的操作之后调用此方法–在关机期间减少worker数量或从队列中删除任务。该方法是非私有的，允许从ScheduledThreadPoolExecutor访问。

final void tryTerminate() {
    for (; ; ) {
        int c = ctl.get();
        //如果线程池处于运行中，或者阻塞队列中仍有任务，返回
        if (isRunning(c) || runStateAtLeast(c, TIDYING) || (runStateOf(c) == SHUTDOWN && !workQueue.isEmpty()))
           return;
        //还有工作线程
        if (workerCountOf(c) != 0) {
            //中断空闲工作线程
            interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
            return;
        }
        //获取全局锁
        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            //设置ctl状态TIDYING
            if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
                try {
                    //方法在执行程序终止时调用，默认什么都不执行
                    terminated();
                } finally {
                    //完成terminated()方法，状态为TERMINATED
                    ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
                    //唤醒所有等待条件的节点
                    termination.signalAll();
                }
                return;
            }
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        // else retry on failed CAS
    }
}

//方法在执行程序终止时调用,默认什么都不执行
protected void terminated() {}

4.5.1.2、 reject(Runnable command)拒绝策略

为给定的命令调用被拒绝的执行处理程序。

final void reject(Runnable command) {
    handler.rejectedExecution(command, this);
}