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66套java從入門到精通實(shí)戰(zhàn)課程分享

0.綜述

1. ?ctl?是線程池源碼中常常用到的一個(gè)變量。

2. 它的主要作用是記錄線程池的生命周期狀態(tài)和當(dāng)前工作的線程數(shù)。

3. 作者通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)，將一個(gè)整型變量按二進(jìn)制位分成兩部分，分別表示兩個(gè)信息。

1.聲明與初始化

　　源碼：

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

　　分析一波：

1. ?ctl?(線程池控制狀態(tài))是原子整型的，這意味這對(duì)它進(jìn)行的操作具有原子性。

2. 如此一來(lái)，作為?ctl?組成部分的?runState?(線程池生命周期狀態(tài))和?workerCount?(工作線程數(shù)) 也將同時(shí)具有原子性。

3. ?ThreadPoolExecutor?使用 ?ctlOf?方法來(lái)將 ?runState?和 ?workerCount?兩個(gè)變量(都是整型)打包成一個(gè)?ctl? 變量。稍后將解讀這個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)。

2.兩個(gè)工具人常量 COUNT_BITS 和 CAPACITY?

　　源碼：

1?private?static?final?int?COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
2?private?static?final?int?CAPACITY = (1?<< COUNT_BITS) - 1;

　　分析一波：

1. COUNT_BITS? 常量的值為?Integer.SIZE - 3?，其中?Integer.SIZE?為整型最大位數(shù)，在本文剩余部分，我們?nèi)∑錇?32?。

2. 如此?COUNT_BITS?實(shí)際的值其實(shí)就是?29?。這里有些讀者可能會(huì)有 “為什么減去的數(shù)是 3 而不是別的” 的疑惑，這將在后文得到解答。

3. CAPACITY? 常量的值為 ?(1 << COUNT_BITS) - 1?，其中?<<?為左移運(yùn)算符，這么說(shuō)可能不太直觀，我以二進(jìn)制直接寫(xiě)出這個(gè)數(shù)將有助于理解：

   1
   0000 0000 0000 0001
   1 << 29 - 1
   0001 1111 1111 1111

4. 因此在接下來(lái)的代碼中，?COUNT_BITS?就用來(lái)表示分隔runState?和workerCount?的位數(shù)；

5. 而CAPACITY?則作為取這兩個(gè)變量(?runState?和?workerCount?)的工具（具體是怎么使用的請(qǐng)看下文）

3.線程池生命周期狀態(tài)常量

?　　源碼：

1?private?static?final?int?RUNNING = -1?<< COUNT_BITS;
2?private?static?final?int?SHUTDOWN = 0?<< COUNT_BITS;
3?private?static?final?int?STOP = 1?<< COUNT_BITS;
4?private?static?final?int?TIDYING = 2?<< COUNT_BITS;
5?private?static?final?int?TERMINATED = 3?<< COUNT_BITS;

　　分析一波：

1. 這里解答了上邊關(guān)于?COUNT_BITS?變量為什么要減 3 的問(wèn)題：因?yàn)榫€程池的生命周期有 5 個(gè)狀態(tài)，為了表達(dá)這 5 個(gè)狀態(tài)，我們需要 3 個(gè)二進(jìn)制位。

2. 對(duì)線程池的生命周期有興趣的讀者請(qǐng)百度?線程池生命周期?；不明白為什么 5 個(gè)狀態(tài)需要 3 個(gè)二進(jìn)制位的請(qǐng)百度?二進(jìn)制?。

3. 注意到這里標(biāo)注狀態(tài)使用的并不是?-1 ~ 3?，而是這 5 個(gè)數(shù)字分別左移?COUNT_BITS?位，這樣做的好處將在接下來(lái)的代碼中得到體現(xiàn)。

4.打包函數(shù)與拆包函數(shù)

　　源碼：

1?//拆包函數(shù)
2?private?static?int?runStateOf(int?c)?????{ return?c & ~CAPACITY; }
3?private?static?int?workerCountOf(int?c)??{ return?c & CAPACITY; }
4?//打包函數(shù)
5?private?static?int?ctlOf(int?rs, int?wc)?{ return?rs | wc; }

　　分析一波：

1. 此處我們解答了?CAPACITY?常量的作用，之前提到過(guò)，他是一個(gè)后 29 位均為 1 ，前 3 位為 0 的整數(shù)，因此我們可以通過(guò)：

2. 對(duì)?CAPACITY?和?ctl?進(jìn)行?&?(按位與)操作就能取到?ctl?的后 29 位，即??workerCount?。

3. 對(duì)?CAPACITY?進(jìn)行?~?(按位取反)操作后，再和?ctl?進(jìn)行?&?操作就能取到?runState?。它的高 3 位是?ctl?的高 3 位，低 29 位為 0。這也解釋了為什么之前提到的生命周期常量要在?-1 ~ 3?的基礎(chǔ)上再左移 29 位，因?yàn)椴辉诔Ａ砍跏蓟幾笠频脑捑鸵诓鸢臅r(shí)候右移來(lái)保證取到的是正確的數(shù)值。然而拆包操作是要經(jīng)常進(jìn)行的，而常量的初始化只有一次。兩下對(duì)比，明顯在初始化時(shí)左移是效率更高的選擇。

4. 除了拆包時(shí)的效率，常量初始化時(shí)左移也提高了打包函數(shù)的效率：此處打包函數(shù)可以直接對(duì)?runState?和?workerCount?進(jìn)行?|?(按位或)操作來(lái)得到?ctl?變量，就是因?yàn)?runState?的高 3 位為有效信息，而?workerCount?的低 29 位為有效信息，合起來(lái)正好得到一個(gè)含 32 位有效信息的整型變量。

5. 說(shuō)到這里可能仍有些讓人疑惑，我將再以二進(jìn)制的形式表示出所有涉及到的變量/常量：

   
   

6. //下文中a和b分別代表runState和workerCount的有效信息
   
   //CAPACITY
   0001 1111 1111 1111
   //ctl
   aaab bbbb bbbb bbbb
   //runState
   aaa0 0000 0000 0000
   //workerCount
   000b bbbb bbbb bbbb

5.運(yùn)行狀態(tài)的判斷

　　源碼：

private?static?boolean?runStateLessThan(int?c, int?s)?{
????????return?c < s;
????}

????private?static?boolean?runStateAtLeast(int?c, int?s)?{
????????return?c >= s;
????}

????private?static?boolean?isRunning(int?c)?{
????????return?c < SHUTDOWN;
????}

　　分析一波：

1. 注意這里傳入的s是用了之前定義的生命周期常量。

2. 這里判斷狀態(tài)的大小時(shí)，直接將c?和s?進(jìn)行了比較，這是因?yàn)榇頎顟B(tài)的信息占據(jù)了兩個(gè)變量的高 3 位，而比較高位的大小時(shí)，低位是沒(méi)有影響的。

6.修改ctl中workCount的大小

　　源碼：

private?boolean?compareAndIncrementWorkerCount(int?expect)?{
????????return?ctl.compareAndSet(expect, expect + 1);
????}

????private?boolean?compareAndDecrementWorkerCount(int?expect)?{
????????return?ctl.compareAndSet(expect, expect - 1);
????}

????private?void?decrementWorkerCount()?{
????????do?{} while?(! compareAndDecrementWorkerCount(ctl.get()));
????}

　　分析一波：

1. 注意到這里的修改都使用了原子整型的CAS方法。

7.修改ctl中runState的大小

　　源碼：

1?ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c)))

　　分析一波：

1. 注意到修改?runState?并沒(méi)有再提供專門的方法，而是直接使用了原子整型的CAS方法來(lái)替換原來(lái)的?ctl?。

?8.仍存在的疑問(wèn)

• Q1：如果經(jīng)過(guò)遞增?compareAndIncrementWorkerCount?，使得?workerCount?的大小超過(guò)29位，會(huì)發(fā)生什么？會(huì)有安全檢查嗎？

• Q2：為什么為?workerCount?的修改提供了方法，卻沒(méi)有為?runState?的修改提供？

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