JAVA线程池源码之深入状态值分析

前言

不知道什么时候开始，我写文章变得小心翼翼的了，也许是怕自己知识不够，也许是怕深度不够。其实我清晰的知道是怕没人点赞。后面我直接不写文章了。这样就不怕了。

这篇主要为了实践前面的说的运算符。如果看得有点不明白，先看前面这篇文，谢谢。

线程池中源码中关于状态值

下面是线程池中源码中关于状态值，看着一大堆运算符都晕了，源码完全看不下去。我是哪一种有一个地方看不懂，就卡在这里，直到把它搞懂。

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;

// runState is stored in the high-order bits
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;

// Packing and unpacking ctl
private static int runStateOf(int c)     { return c & ~CAPACITY; }
private static int workerCountOf(int c)  { return c & CAPACITY; }
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

这一大堆运算符，只为服务代码中，AtomicInteger ctl这个对象，线程池中，用这个值通过运算偏移的方式，保存了两个值。 核心目的是为了减少锁的竞争。我们先了解一下AtomicInteger

AtomicInteger

用原子方式更新的 int 值，底层实现用的是Unsafe的 compareAndSwapInt（乐观锁）， 如果当前值 == 预期值，则以原子方式将该值设置为给定的更新值。 如果成功，则返回 true。返回 False 指示实际值与预期值不相等。

问题来了，其实它这里只是存一个Integer值而已。如何实现存二个呢？作者 Doug Lea ，采用了运算符计算的方式，来保存两个值。Integer为32位，
源码中是采用高三位保存线程状态（RUNNING，SHUTDOWN，STOP，TIDYING，TERMINATED这五个状态），三位最多可以存储7个状态。注意：但包括0，加上负数，最多就是7个状态。因为你要保障你的数都在高位，在低位的数值会被覆盖。
低29位保存当前运行的线程数量（workerCountOf），这个最大值为536870911。所以线程数受限于这个值。 我想应该也没有人设置这么大吧！嘿嘿

图片直观感受一下

对这几行代码，进行剥丝抽茧。

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

//高3位用来存储状态，低29位存 当前运行的线程数量

private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;

//这个值的大小，看自己需求吧，这个写29是给线程数留住了最大空间了.(读写锁里面这个是16， 感兴趣可以去看看ReentrantReadWriteLock.)

private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;

//这个值很关键，就是它用来分割一个值的。CAPACITY不是随便写的，它的二进制， 都是29位的1， 1111111111111111，如果COUNT_BITS是16，代入（1 << COUNT_BITS) - 1）中，
就是低位补16个0，减一个1，结果就是16个1，如果是2，就是2个1。

线程状态值

// runState is stored in the high-order bits

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;

重点我们看看这个表格，主要前面3位。

状态	二进制（32位）	前3位	十进制
RUNNING	11100000000000000000000000000000	111	-536870912
SHUTDOWN	00000000000000000000000000000000	000	0
STOP	00100000000000000000000000000000	100	536870912
TIDYING	01000000000000000000000000000000	010	1073741824
TERMINATED	01100000000000000000000000000000	011	1610612736

计算线程池状态

回顾一下前面的内容，我想应该忘得差不多了，能查到的资料,我也从来不记,我的头脑是让我思考用的。

&与运算 两个操作数中位都为1，结果才为1，否则结果为0。

~即0变成1，1变成0.(简单来说是加一，然后取反)比如 3 ，加一，是4，取反为-4.更直观的详细计算方式请看我上一章。
Thanks♪(･ω･)ﾉ

用RUNNING的状态来计算

//线程池状态
private static int runStateOf(int c) {
    //CAPACITY =536870911，~后是-536870912
    //CAPACITY 取反进制是 11100000000000000000000000000000
    //RUNNING  的取进制是 11100000000000000000000000000000
    //结果         进制是 11100000000000000000000000000000
    //todo:结果与RUNNING相符合，敲重点,所以这里是取的高位
    return c & ~CAPACITY;
}

运行的线程数量计算

我们假定目前线程运行的数量是1，线程运行状态为RUNNING。

private static int workerCountOf(int c) {
    //CAPACITY 536870911  进制是   00011111111111111111111111111111
    //-536870911 线程数是1 进制是    11100000000000000000000000000001
    //结果                 进制是   00000000000000000000000000000001
    //& 两个操作数中，位都为1，结果才为1，否则结果为0
    //todo:敲重点,所以这里是取的是低位。
    return c & CAPACITY;
}

因为CAPACITY高位为000，所以无论怎么算（&）都是取的低29位。

更新线程池运行状态

或运算符用符号“|” ，两个位只要有一个为1，那么结果就是1，否则就为0。

private static int ctlOf(int rs, int wc) {

//比如目前状态为RUNNING,线程数量为1。那么值就是

//1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

//1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 //结果

return rs | wc;
}

总结

下一篇来个，手写一个线程池吧！

本人知识有限，如有描述错误之处，愿虎正。

你看这个像不像你欠我的赞。
谢谢大家。

你的赞就像冬日暖阳，温暖心窝。