# 《手写线程池》线程池核心技术-第05节：线程池优雅关闭核心流程解析

作者：冰河
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本章难度：★★★☆☆
本章重点：简单介绍线程池优雅关闭的核心流程，重点掌握线程池中的shutdown()方法触发优雅关闭的流程，对比解析shutdown()方法和shutdownNow()方法的执行流程，以及线程池中awaitTermination()方法的执行流程。从全局视角掌握线程池的核心技术原理，学会融汇贯通，将线程池的编程思想灵活应用到自身实际项目中，提升实际项目的并发处理能力，以及自身的并发编程内功功底。

大家好，我是冰河~~

正是因为线程池有一套完善的优雅关闭机制和执行流程，才能保证线程池在关闭时，不再接收新任务，但仍能够继续执行已经提交到线程池的任务，直到所有提交到线程池的任务执行完毕后，线程池才会关闭并退出。线程池的优雅关闭机制和执行流程的设计思想，可以复用到任何需要优雅关闭的项目和业务场景。

# 一、前言

上一节中，主要从源码角度分析了Worker线程的核心执行流程，重点介绍了线程池中Worker线程的执行流程和涉及的方法调用，主要包含：runWorker()方法、getTask()方法、beforeExecute()方法、afterExecute()方法、processWorkerExit()方法、tryTerminate()方法和terminated()方法等，掌握这些核心方法的执行流程，基本就掌握了线程池中Worker线程的执行流程。接下来，继续深入解析和探讨线程池优雅关闭的核心流程。

# 二、本节诉求

简单介绍线程池优雅关闭的核心流程，重点掌握线程池中的shutdown()方法触发优雅关闭的流程，对比解析shutdown()方法和shutdownNow()方法的执行流程，以及线程池中awaitTermination()方法的执行流程。从全局视角掌握线程池的核心技术原理，学会融汇贯通，将线程池的编程思想灵活应用到自身实际项目中，提升实际项目的并发处理能力，以及自身的并发编程内功功底。

# 三、核心流程解析

线程池的优雅关闭流程能够保证线程池在关闭时，不再接收新任务，但仍能够继续执行已经提交到线程池的任务，，直到所有提交到线程池的任务执行完毕后，线程池才会关闭并退出。接下来，就对比分析线程池中的shutdown()方法、shutdownNow()方法和awaitTermination()方法，来深入解析线程池的优雅关闭流程。

# 3.1 shutdown()方法解析

当使用线程池的时候，调用了shutdown()方法后，线程池就不会再接受外界的执行任务了。但是在调用shutdown()方法之前放入任务队列中的任务还是要执行。此方法是非阻塞方法，调用后会立即返回，并不会等待任务队列中的任务全部执行完毕后再返回。shutdown()方法的源代码如下所示。

public void shutdown() {
	//获取线程池的全局锁
	final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
	mainLock.lock();
	try {
		//检查是否有关闭线程池的权限
		checkShutdownAccess();
		//将当前线程池的状态设置为SHUTDOWN
		advanceRunState(SHUTDOWN);
		//中断Worker线程
		interruptIdleWorkers();
		//为ScheduledThreadPoolExecutor调用钩子函数
		onShutdown(); // hook for 
	} finally {
		//释放线程池的全局锁
		mainLock.unlock();
	}
	//尝试将状态变为TERMINATED
	tryTerminate();
}

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总体来说，shutdown()方法的代码比较简单，首先检查了是否有权限来关闭线程池，如果有权限，则再次检测是否有中断工作线程的权限，如果没有权限，则会抛出SecurityException异常，源码如下所示。

//检查是否有关闭线程池的权限
checkShutdownAccess();
//将当前线程池的状态设置为SHUTDOWN
advanceRunState(SHUTDOWN);
//中断Worker线程
interruptIdleWorkers();

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其中，checkShutdownAccess()方法的源码如下所示。

private void checkShutdownAccess() {
	SecurityManager security = System.getSecurityManager();
	if (security != null) {
		security.checkPermission(shutdownPerm);
		final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
		mainLock.lock();
		try {
			for (Worker w : workers)
				security.checkAccess(w.thread);
		} finally {
			mainLock.unlock();
		}
	}
}

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checkShutdownAccess()方法的源码比较简单，就是检测是否具有关闭线程池的权限，期间使用了线程池的mainLock全局锁。

接下来，再分析下advanceRunState(int)方法，源码如下所示。

private void advanceRunState(int targetState) {
	for (;;) {
		int c = ctl.get();
		if (runStateAtLeast(c, targetState) ||
			ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))))
			break;
	}
}

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advanceRunState(int)方法的整体逻辑就是：判断当前线程池的状态是否为指定的状态，在shutdown()方法中传递的状态是SHUTDOWN，如果是SHUTDOWN，则直接返回；如果不是SHUTDOWN，则将当前线程池的状态设置为SHUTDOWN。

接下来，再分析下showdown()方法调用的interruptIdleWorkers()方法，源码如下所示。

private void interruptIdleWorkers() {
	interruptIdleWorkers(false);
}

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可以看到，interruptIdleWorkers()方法调用的是interruptIdleWorkers(boolean)方法，继续分析interruptIdleWorkers(boolean)方法的源代码，如下所示。

private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
	final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
	mainLock.lock();
	try {
		for (Worker w : workers) {
			Thread t = w.thread;
			if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
				try {
					t.interrupt();
				} catch (SecurityException ignore) {
				} finally {
					w.unlock();
				}
			}
			if (onlyOne)
				break;
		}
	} finally {
		mainLock.unlock();
	}
}

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interruptIdleWorkers(boolean)方法的总体逻辑为：获取线程池的全局锁，循环所有的工作线程，检测线程是否被中断，如果没有被中断，并且Worker线程获得了锁，则执行线程的中断方法，并释放线程获取到的锁。此时如果onlyOne参数为true，则退出循环。否则，循环所有的工作线程，执行相同的操作。最终，释放线程池的全局锁。

至此，shutdown()方法的执行逻辑分析完毕。

# 3.2 shutdownNow()方法解析

如果调用了线程池的shutdownNow()方法，则线程池不会再接受新的执行任务，也会将任务队列中存在的任务丢弃，正在执行的Worker线程也会被立即中断，同时，方法会立刻返回，并且shutdownNow()方法存在一个返回值，也就是当前任务队列中被丢弃的任务列表。shutdownNow()方法的源码如下所示。

public List<Runnable> shutdownNow() {
	List<Runnable> tasks;
	final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
	mainLock.lock();
	try {
		//检查是否有关闭权限
		checkShutdownAccess();
		//设置线程池的状态为STOP
		advanceRunState(STOP);
		//中断所有的Worker线程
		interruptWorkers();
		//将任务队列中的任务移动到tasks集合中
		tasks = drainQueue();
	} finally {
		mainLock.unlock();
	}
	/尝试将状态变为TERMINATED
	tryTerminate();
	//返回tasks集合
	return tasks;
}

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shutdownNow()方法源码的总体逻辑与shutdown()方法基本相同，只是shutdownNow()方法将线程池的状态设置为STOP，中断所有的Worker线程，并且将任务队列中的所有任务移动到tasks集合中并返回。

另外，通过shutdownNow()方法的源码也可以看出，shutdownNow()方法中断所有的线程时，调用了interruptWorkers()方法，接下来，分析下interruptWorkers()方法的源代码，如下所示。

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