前言：ThreadPoolExecutor其实是利用其内部类Worker来开拓多线程，每一个Worker就是一个线程，而Worker的run方法，也就是Worker的工作就是就是从队列中拿取线程，并直接执行其run方法，而不是start方法，原因也很简单，worker已经是并行启动了，里面执行的操作是串行才合理
首先，看看ThreadPoolExecutor中的一些属性(组件)
-
corePoolSize：核心线程数
-
maximumPoolSize：最大线程数
（这是线程池的数量，状态等状态标识） -
workQueue：这是一个BlockingQueue阻塞队列，存放着将执行的线程队列
-
workers：这是一个HashSet集合，存放的是worker对象，worker对象是当前正在执行的线程对象
Worker
Worker是ThreadPoolExecutor的一个私用内部类，并且这个类是实现了Runnable接口的，这代表着这很可能也是一个线程来运行。
- 实际上，Worker是线程池中真正的工作线程，我们创建的每个线程实际上是通过worker对象来执行的，在我们通过线程池的exectute去执行一个任务的时候，最终是将这个任务封装到worker对象里，
并执行woker对象的start方法，也就是开启线程，而在这个线程的run方法里(woker类的run)，去直接执行外部传进来的run，而不是start
下面直接从execute方法来进行分析，注意，以下贴出的代码都只是主要逻辑，其中CAS算法保证线程安全的部分都没有贴出来
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
int c = ctl.get(); // 获取当前正在执行的线程数
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
// 如果当前工作线程数少于核心线程，则直接添加(再开启一个工作线程)
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
// 如果目前工作线程已经达到了设置的核心线程数，则尝试将任务添加进阻塞对列中进行等待
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
// 如果线程不再运行了，又或者队列插入失败了，则直接再次addWorker(主要针对队列插入失败这一情况，addWork的布尔值设置为false代表试试能不能开启最大的工作线程数，说不定刚好有一个)，在addWorker里面也会进行判断线程池的工作状态，所以如果失败了就会执行reject方法，也就是拒绝执行的相应逻辑
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
第12行到到第18行的逻辑在这里主要讲讲：
很明显的，如果上面执行成功了，不会执行到这里，所以，也就是说，当前工作线程数已经大于核心线程数，有可能还没超过最大线程数时，就会去尝试插入到对列中，如果插入成功了，还要再判断一下线程状态，在第16行中，判断此时工作线程数是不是为0了，如果为0 可以直接addWorker了,在addWoker会根据条件从队列中取出来的，所以这里注意是addWoker一个null。
下面来看addWoker这个方法
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
retry:
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
if (rs >= SHUTDOWN &&
! (rs == SHUTDOWN &&
firstTask == null &&
! workQueue.isEmpty()))
return false;
for (;;) {
int wc = workerCountOf(c);
if (wc >= CAPACITY ||
wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
return false;
if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
break retry;
c = ctl.get(); // Re-read ctl
if (runStateOf(c) != rs)
continue retry;
// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
}
}
boolean workerStarted = false;
boolean workerAdded = false;
Worker w = null;
// 主要从这里开始看(上面是进行线程池状态的判断，如果能来到这一步就表示可以添加工作线程)
try {
// 根据传进来的任务创建一个woker
w = new Worker(firstTask);
final Thread t = w.thread;
if (t != null) {
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
// Recheck while holding lock.
// Back out on ThreadFactory failure or if
// shut down before lock acquired.
int rs = runStateOf(ctl.get());
if (rs < SHUTDOWN ||
(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
throw new IllegalThreadStateException();
workers.add(w);
int s = workers.size();
if (s > largestPoolSize)
largestPoolSize = s;
workerAdded = true;
}
} finally {
mainLock.unlock();
}
if (workerAdded) {
// 将工作线程启动
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
addWork主要的逻辑就是将传进来的任务(Runnable对象)封装到一个新的工作线程中，并启动这个工作线程。
这里送上一幅图
（摘自https://crossoverjie.top/2019/05/20/concurrent/threadpool-01/）
Worker的run方法直接执行runWorker方法
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
w.unlock(); // allow interrupts
boolean completedAbruptly = true;
try {
// 这里会循环调用getTask()方法从等待队列中拿到任务
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
// 加锁，避免多次重复调用
w.lock();
// If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
// if not, ensure thread is not interrupted. This
// requires a recheck in second case to deal with
// shutdownNow race while clearing interrupt
if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
(Thread.interrupted() &&
runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
!wt.isInterrupted())
wt.interrupt();
try {
// 前置增强
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
// 直接执行run方法，而不是start，因为这已经是线程里面了
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 {
// 后置增强
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
task = null;
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
// 如果执行到这个方法，说明while循环已经执行完毕，也就是说明这个工作线程的使命结束了。
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
下面对getTask()方法和processWorkerExit()方法进行分析
getTask()：从阻塞队列中获取任务
private Runnable getTask() {
boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
for (;;) {
int c = ctl.get();
int rs = runStateOf(c);
// Check if queue empty only if necessary.
if (rs >= SHUTDOWN && (rs >= STOP || workQueue.isEmpty())) {
decrementWorkerCount();
return null;
}
int wc = workerCountOf(c);
// Are workers subject to culling?
boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
return null;
continue;
}
try {
Runnable r = timed ?
workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
workQueue.take();
if (r != null)
return r;
timedOut = true;
} catch (InterruptedException retry) {
timedOut = false;
}
}
}
这段代码的主要逻辑是在第28，29行，这两行会根据实际需要获得队列中的任务，其中poll方法是可以根据设定的时间等待获取，如果超时仍然获取不到，就返回null，而take则是一直等待。
注意，这里还需要关注一下第19行，现在设想一个场景，所有工作线程都执行完任务了，且队列中没有新的任务，而且此时工作线程数还是大于核心线程数的，所以此时就需要将这个工作线程给关闭，此时就需要执行processWorkerExit方法，这个方法等下讲，先知道其会关闭线程，在runWork这个方法中，是通过while不断地去从队列中拿数据的，所以只要返回null，就可以跳出这个while循环，而第19行的判断就是如果大于核心线程且队列为空，则返回null(通过 (timed && timedOut))&& (wc > 1 || workQueue.isEmpty()))来判断。
processWorkerExit():关闭当前工作线程，并执行相应的保护机制
private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
if (completedAbruptly) // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
decrementWorkerCount();
final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
mainLock.lock();
try {
completedTaskCount += w.completedTasks;
// set集合去除掉这个工作线程
workers.remove(w);
} finally {
mainLock.unlock();
}
// 关闭当前工作线程
tryTerminate();
int c = ctl.get();
if (runStateLessThan(c, STOP)) {
if (!completedAbruptly) {
int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
min = 1;
if (workerCountOf(c) >= min)
return; // replacement not needed
}
// 如果当前工作线程数少于核心线程数，保持有核心线程数量的工作线程在执行，设置任务为null，是让这个工作线程直接从队列中获取任务
addWorker(null, false);
}
}
总结：
我们的任务是封装到一个工作线程里的，如果我们的线程执行完了，那么这个工作线程就会从等待队列里面拿出线程。而新的工作线程的创建是在队列插入失败，并且当前工作线程数还没有达到最大线程数时，就会创建一个新的工作线程。
如果已经没有任务了，而工作线程却大于核心线程数时，就比如核心线程数时3，最大线程数时5，如果此时已最大线程数跑完所有的任务了，线程池会自动缩容到3，并阻塞等待。这是在processWorkerExit内实现的。
如果我们的放入线程池的任务抛出异常了，那么这个工作线程worker会被回收，并开启一个新的worker来进行执行任务。
如果想要更加了解线程池，可以自己去debug源码或者去看这篇文章
https://crossoverjie.top/2019/05/20/concurrent/threadpool-01/
