在"Java多線程系列--“基礎篇”01之 基本概念"中，我們介紹過，線程有5種狀態：新建狀態，就緒狀態，運行狀態，阻塞狀態，死亡狀態。線程池也有5種狀態；然而，線程池不同于線程，線程池的5種狀態是：Running, SHUTDOWN, STOP, TIDYING, TERMINATED。

線程池狀態定義代碼如下：

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;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;private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

說明：
ctl是一個AtomicInteger類型的原子對象。ctl記錄了"線程池中的任務數量"和"線程池狀態"2個信息。
ctl共包括32位。其中，高3位表示"線程池狀態"，低29位表示"線程池中的任務數量"。

狀態說明

RUNNING	對應的高3位值是111
SHUTDOWN	對應的高3位值是000
STOP	對應的高3位值是001
TIDYING	對應的高3位值是010
TERMINATED	對應的高3位值是011

線程池各個狀態之間的切換如下圖所示：

1. RUNNING

(01) 狀態說明：線程池處在RUNNING狀態時，能夠接收新任務，以及對已添加的任務進行處理。
(02) 狀態切換：線程池的初始化狀態是RUNNING。換句話說，線程池被一旦被創建，就處于RUNNING狀態！道理很簡單，在ctl的初始化代碼中(如下)，就將它初始化為RUNNING狀態，并且"任務數量"初始化為0。

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));2. SHUTDOWN

(01) 狀態說明：線程池處在SHUTDOWN狀態時，不接收新任務，但能處理已添加的任務。
(02) 狀態切換：調用線程池的shutdown()接口時，線程池由RUNNING -> SHUTDOWN。

3. STOP

(01) 狀態說明：線程池處在STOP狀態時，不接收新任務，不處理已添加的任務，并且會中斷正在處理的任務。
(02) 狀態切換：調用線程池的shutdownNow()接口時，線程池由(RUNNING or SHUTDOWN ) -> STOP。

4. TIDYING

(01) 狀態說明：當所有的任務已終止，ctl記錄的"任務數量"為0，線程池會變為TIDYING狀態。當線程池變為TIDYING狀態時，會執行鉤子函數terminated()。terminated()在ThreadPoolExecutor類中是空的，若用戶想在線程池變為TIDYING時，進行相應的處理；可以通過重載terminated()函數來實現。
(02) 狀態切換：當線程池在SHUTDOWN狀態下，阻塞隊列為空并且線程池中執行的任務也為空時，就會由 SHUTDOWN -> TIDYING。

當線程池在STOP狀態下，線程池中執行的任務為空時，就會由STOP -> TIDYING。

5. TERMINATED

(01) 狀態說明：線程池徹底終止，就變成TERMINATED狀態。
(02) 狀態切換：線程池處在TIDYING狀態時，執行完terminated()之后，就會由 TIDYING -> TERMINATED。

6. 拒絕策略介紹

線程池的拒絕策略，是指當任務添加到線程池中被拒絕，而采取的處理措施。

當任務添加到線程池中之所以被拒絕，可能是由于：
第一，線程池異常關閉。
第二，任務數量超過線程池的最大限制。

線程池共包括4種拒絕策略，它們分別是：AbortPolicy, CallerRunsPolicy, DiscardOldestPolicy和DiscardPolicy。

策略說明

AbortPolicy	當任務添加到線程池中被拒絕時，它將拋出 RejectedExecutionException 異常
CallerRunsPolicy	當任務添加到線程池中被拒絕時，會在線程池當前正在運行的Thread線程池中處理被拒絕的任務
DiscardOldestPolicy	當任務添加到線程池中被拒絕時，線程池會放棄等待隊列中最舊的未處理任務，然后將被拒絕的任務添加到等待隊列中
DiscardPolicy	當任務添加到線程池中被拒絕時，線程池將丟棄被拒絕的任務

線程池默認的處理策略是AbortPolicy！

7. 拒絕策略對比和示例

下面通過示例，分別演示線程池的4種拒絕策略。
(01) DiscardPolicy 示例
(02) DiscardOldestPolicy 示例
(03) AbortPolicy 示例
(04) CallerRunsPolicy 示例

7.1 DiscardPolicy 示例

import java.lang.reflect.Field;import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy;public class DiscardPolicyDemo { private static final int THREADS_SIZE = 1; private static final int CAPACITY = 1; public static void main(String[] args) throws Exception { // 創建線程池。線程池的"最大池大小"和"核心池大小"都為1(THREADS_SIZE)，"線程池"的阻塞隊列容量為1(CAPACITY)。 ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(THREADS_SIZE, THREADS_SIZE, 0, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(CAPACITY)); // 設置線程池的拒絕策略為"丟棄" pool.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()); // 新建10個任務，并將它們添加到線程池中。 for (int i = 0; i < 10; i++) { Runnable myrun = new MyRunnable("task-"+i); pool.execute(myrun); } // 關閉線程池 pool.shutdown(); }}class MyRunnable implements Runnable { private String name; public MyRunnable(String name) { this.name = name; } @Override public void run() { try { System.out.println(this.name + " is running."); Thread.sleep(100); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}

運行結果：

task-0 is running.task-1 is running.

結果說明：線程池pool的"最大池大小"和"核心池大小"都為1(THREADS_SIZE)，這意味著"線程池能同時運行的任務數量最大只能是1"。
線程池pool的阻塞隊列是ArrayBlockingQueue，ArrayBlockingQueue是一個有界的阻塞隊列，ArrayBlockingQueue的容量為1。這也意味著線程池的阻塞隊列只能有一個線程池阻塞等待。
根據""中分析的execute()代碼可知：線程池中共運行了2個任務。第1個任務直接放到Worker中，通過線程去執行；第2個任務放到阻塞隊列中等待。其他的任務都被丟棄了！

7.2 DiscardOldestPolicy 示例

import java.lang.reflect.Field;import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy;public class DiscardOldestPolicyDemo { private static final int THREADS_SIZE = 1; private static final int CAPACITY = 1; public static void main(String[] args) throws Exception { // 創建線程池。線程池的"最大池大小"和"核心池大小"都為1(THREADS_SIZE)，"線程池"的阻塞隊列容量為1(CAPACITY)。 ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(THREADS_SIZE, THREADS_SIZE, 0, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(CAPACITY)); // 設置線程池的拒絕策略為"DiscardOldestPolicy" pool.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()); // 新建10個任務，并將它們添加到線程池中。 for (int i = 0; i < 10; i++) { Runnable myrun = new MyRunnable("task-"+i); pool.execute(myrun); } // 關閉線程池 pool.shutdown(); }}class MyRunnable implements Runnable { private String name; public MyRunnable(String name) { this.name = name; } @Override public void run() { try { System.out.println(this.name + " is running."); Thread.sleep(200); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}運行結果：task-0 is running.task-9 is running.

結果說明：將"線程池的拒絕策略"由DiscardPolicy修改為DiscardOldestPolicy之后，當有任務添加到線程池被拒絕時，線程池會丟棄阻塞隊列中末尾的任務，然后將被拒絕的任務添加到末尾。

7.3 AbortPolicy 示例

import java.lang.reflect.Field;import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy;import java.util.concurrent.RejectedExecutionException;public class AbortPolicyDemo { private static final int THREADS_SIZE = 1; private static final int CAPACITY = 1; public static void main(String[] args) throws Exception { // 創建線程池。線程池的"最大池大小"和"核心池大小"都為1(THREADS_SIZE)，"線程池"的阻塞隊列容量為1(CAPACITY)。 ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(THREADS_SIZE, THREADS_SIZE, 0, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(CAPACITY)); // 設置線程池的拒絕策略為"拋出異常" pool.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); try { // 新建10個任務，并將它們添加到線程池中。 for (int i = 0; i < 10; i++) { Runnable myrun = new MyRunnable("task-"+i); pool.execute(myrun); } } catch (RejectedExecutionException e) { e.printStackTrace(); // 關閉線程池 pool.shutdown(); } }}class MyRunnable implements Runnable { private String name; public MyRunnable(String name) { this.name = name; } @Override public void run() { try { System.out.println(this.name + " is running."); Thread.sleep(200); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}

(某一次)運行結果：

java.util.concurrent.RejectedExecutionException at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:1774) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:768) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:656) at AbortPolicyDemo.main(AbortPolicyDemo.java:27)task-0 is running.task-1 is running.

結果說明：將"線程池的拒絕策略"由DiscardPolicy修改為AbortPolicy之后，當有任務添加到線程池被拒絕時，會拋出RejectedExecutionException。

7.4 CallerRunsPolicy 示例

import java.lang.reflect.Field;import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy;public class CallerRunsPolicyDemo { private static final int THREADS_SIZE = 1; private static final int CAPACITY = 1; public static void main(String[] args) throws Exception { // 創建線程池。線程池的"最大池大小"和"核心池大小"都為1(THREADS_SIZE)，"線程池"的阻塞隊列容量為1(CAPACITY)。 ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(THREADS_SIZE, THREADS_SIZE, 0, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(CAPACITY)); // 設置線程池的拒絕策略為"CallerRunsPolicy" pool.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); // 新建10個任務，并將它們添加到線程池中。 for (int i = 0; i < 10; i++) { Runnable myrun = new MyRunnable("task-"+i); pool.execute(myrun); } // 關閉線程池 pool.shutdown(); }}class MyRunnable implements Runnable { private String name; public MyRunnable(String name) { this.name = name; } @Override public void run() { try { System.out.println(this.name + " is running."); Thread.sleep(100); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}

運行結果：

task-2 is running.task-3 is running.task-4 is running.task-5 is running.task-6 is running.task-7 is running.task-8 is running.task-9 is running.task-0 is running.task-1 is running.

結果說明：將"線程池的拒絕策略"由DiscardPolicy修改為CallerRunsPolicy之后，當有任務添加到線程池被拒絕時，線程池會將被拒絕的任務添加到"線程池正在運行的線程"中取運行。

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8 Callable 和 Future 簡介

Callable 和 Future 是比較有趣的一對組合。當我們需要獲取線程的執行結果時，就需要用到它們。Callable用于產生結果，Future用于獲取結果。

8.1?Callable

Callable 是一個接口，它只包含一個call()方法。Callable是一個返回結果并且可能拋出異常的任務。

為了便于理解，我們可以將Callable比作一個Runnable接口，而Callable的call()方法則類似于Runnable的run()方法。

Callable的源碼如下：

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

說明：從中我們可以看出Callable支持泛型。

8.2?Future

Future 是一個接口。它用于表示異步計算的結果。提供了檢查計算是否完成的方法，以等待計算的完成，并獲取計算的結果。

Future的源碼如下：

public interface Future<V> { // 試圖取消對此任務的執行。 boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) // 如果在任務正常完成前將其取消，則返回 true。 boolean isCancelled() // 如果任務已完成，則返回 true。 boolean isDone() // 如有必要，等待計算完成，然后獲取其結果。 V get() throws InterruptedException, ExecutionException; // 如有必要，最多等待為使計算完成所給定的時間之后，獲取其結果(如果結果可用)。 V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;}

說明：Future用于表示異步計算的結果。它的實現類是FutureTask，在講解FutureTask之前，我們先看看Callable, Future, FutureTask它們之間的關系圖，如下：

說明：
(01) RunnableFuture是一個接口，它繼承了Runnable和Future這兩個接口。RunnableFuture的源碼如下：

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> { void run();}

(02) FutureTask實現了RunnableFuture接口。所以，我們也說它實現了Future接口。

9 示例和源碼分析

我們先通過一個示例看看Callable和Future的基本用法，然后再分析示例的實現原理。

import java.util.concurrent.Callable;import java.util.concurrent.Future;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.ExecutionException;class MyCallable implements Callable { @Override public Integer call() throws Exception { int sum = 0; // 執行任務 for (int i=0; i<100; i++) sum += i; //return sum; return Integer.valueOf(sum); } }public class CallableTest1 { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException{ //創建一個線程池 ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor(); //創建有返回值的任務 Callable c1 = new MyCallable(); //執行任務并獲取Future對象 Future f1 = pool.submit(c1); // 輸出結果 System.out.println(f1.get()); //關閉線程池 pool.shutdown(); }}

運行結果：

4950結果說明：在主線程main中，通過newSingleThreadExecutor()新建一個線程池。接著創建Callable對象c1，然后再通過pool.submit(c1)將c1提交到線程池中進行處理，并且將返回的結果保存到Future對象f1中。然后，我們通過f1.get()獲取Callable中保存的結果；最后通過pool.shutdown()關閉線程池。

9.1?submit()

submit()在java/util/concurrent/AbstractExecutorService.java中實現，它的源碼如下：

public Futuresubmit(Callable task) { if (task == null) throw new NullPointerException(); // 創建一個RunnableFuture對象 RunnableFuture ftask = newTaskFor(task); // 執行“任務ftask” execute(ftask); // 返回“ftask” return ftask;}

說明：submit()通過newTaskFor(task)創建了RunnableFuture對象ftask。它的源碼如下：

protected RunnableFuturenewTaskFor(Callable callable) { return new FutureTask(callable);}

9.2. FutureTask的構造函數

FutureTask的構造函數如下：

public FutureTask(Callable callable) { if (callable == null) throw new NullPointerException(); // callable是一個Callable對象 this.callable = callable; // state記錄FutureTask的狀態 this.state = NEW; // ensure visibility of callable}

9.3?FutureTask的run()方法

我們繼續回到submit()的源碼中。

在newTaskFor()新建一個ftask對象之后，會通過execute(ftask)執行該任務。此時ftask被當作一個Runnable對象進行執行，最終會調用到它的run()方法；ftask的run()方法在java/util/concurrent/FutureTask.java中實現，源碼如下：

public void run() { if (state != NEW || !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset, null, Thread.currentThread())) return; try { // 將callable對象賦值給c。 Callable c = callable; if (c != null && state == NEW) { V result; boolean ran; try { // 執行Callable的call()方法，并保存結果到result中。 result = c.call(); ran = true; } catch (Throwable ex) { result = null; ran = false; setException(ex); } // 如果運行成功，則將result保存 if (ran) set(result); } } finally { runner = null; // 設置“state狀態標記” int s = state; if (s >= INTERRUPTING) handlePossibleCancellationInterrupt(s); }}

說明：run()中會執行Callable對象的call()方法，并且最終將結果保存到result中，并通過set(result)將result保存。
之后調用FutureTask的get()方法，返回的就是通過set(result)保存的值。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的terminated 线程_Java【多线程系列】JUC线程池—2. 原理(二)、Callable和Future的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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