1. 生命周期

RUNNING：运行中。能够接受新任务，以及对新添加的任务进行处理
SHUTDOWN：已开始关闭。不可以接受新任务，但是可以对已添加的任务进行处理
STOP：已停止。不接收新任务，不处理已添加的任务，并且会中断正在处理的任务
TIDYING：正在清理资源。执行钩子函数terminated()，默认空实现
TERMINATED：已完全关闭

线程池用AtomicInteger类型的ctl字段记录线程池中的任务数量和线程池的状态两个信息，共32位，前3位表示线程池状态，后29位表示线程池中的任务数量

2. 构造参数

核心线程数：常驻线程数量，空闲时也存活
最大线程数：允许的最大线程数，只有在工作队列已满且仍有新任务提交时启用
线程工厂：允许自定义线程的创建行为，如命名规则、优先级调度、守护线程、异常处理等，默认使用Executors.defaultThreadFactory()
拒绝策略：RejectedExecutionHandler的实现，当线程池已经关闭、达到最大线程数且等待队列已满时执行
阻塞等待队列：BlockingQueue类型队列
线程存活时间：非核心线程空闲时可以保持存活的时间
时间单位：秒、毫秒等

3. 执行流程

3.1 execute

首先判断运行线程数，小于核心线程数则尝试启动线程，成功则直接返回
其次判断线程池状态，在运行中就加入阻塞等待队列。此时有两个特殊检验：
- 如果线程池状态突然变为不是运行，且该任务已被其他线程执行因此无法从阻塞队列中remove，则执行拒绝策略
- 如果线程池状态是运行中，但工作线程数为0，则需要启动新线程，之后再从阻塞队列中取出任务执行
如果线程池状态不在运行中，或加入阻塞等待队列失败，则尝试启动新线程，若也失败，则执行拒绝策略

public void execute(Runnable command) {
    // 如果无指令，则空指针  
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    // 获取ctl（前3位表示线程池状态，后29位表示运行线程数）
    int c = ctl.get();
    // 如果运行线程数小于核心线程数，则添加Worker尝试启动新线程执行任务，成功则返回，不成功则获取最新的ctl，根据新的线程池状态和等待队列处理任务
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        if (addWorker(command, true))
            return;
        c = ctl.get();
    }
    // 如果线程池状态在运行中，且等待队列能够加入
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        // 加入队列后，再获取ctl
        int recheck = ctl.get();
        // 如果线程池状态不在运行中，则从队列中移除，拒绝
        // PS：如果remove失败，则说明该任务在其他线程执行了，此线程跳过，无需执行
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        // 如果线程池状态在运行中，工作线程=0，按理应该新建线程执行任务，但任务已经加入等待队列，因此新建空线程
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
    } // 如果线程池不在运行中，或等待队列无法加入，则尝试启动新线程，若失败，则拒绝
    else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}

3.2 addWorker

循环retry，判断是否满足新增Worker的条件：

首先判断线程池状态是否可用：如果线程池状态已关闭或正在关闭且有等待队列有待执行的线程，则直接返回false，代表无法加入新的线程
其次判断线程数量：如果工作线程大于容量或工作线程大于最大线程数，则也直接返回false
循环CAS（手写自旋锁）：通过校验后，则说明可以增加线程任务，使用CAS尝试增加工作线程数ctl，成功则退出循环。失败则重试CAS，如果线程池状态改变，则重试retry

新增Worker：

加锁，确保线程安全
获取线程池状态，如果线程池状态在运行中或正在关闭中且传入的任务为空，则将任务加入workers线程集合中，并更新最大线程记录到workers集合中，设置workerAdded为true代表成功加入执行列表
最后新Worker的线程开始执行，设置workerStarted为true，代表启动成功

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
    // retry标签定义可重试的代码块，用于在CAS操作失败时重新循环判断条件
    retry:
    for (;;) {
        // 获取线程池状态
        int c = ctl.get();
        int rs = runStateOf(c);
        // 如果线程池状态已关闭 且 （线程池正在关闭 且 无任务 且 等待队列不为空）则直接返回false，表示无法添加新的工作线程
        if (rs >= SHUTDOWN &&
        ! (rs == SHUTDOWN && firstTask == null &&! workQueue.isEmpty()))
            return false;
        for (;;) {
            // 获取当前工作线程数
            int wc = workerCountOf(c);
            // 如果工作线程数大于容量 或 大于核心和最大线程数，则直接返回false，表示无法添加新的工作线程
            if (wc >= CAPACITY || wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                return false;
            // 使用CAS尝试增加工作线程数，成功则退出循环
            if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                break retry;
            c = ctl.get(); // Re-read ctl
            // 如果线程池状态变更，则退出当前循环，，重试retry循环
            if (runStateOf(c) != rs)
                continue retry;
        }
    }
    boolean workerStarted = false;
    boolean workerAdded = false;
    Worker w = null;
    try {
        w = new Worker(firstTask);
        final Thread t = w.thread;
        if (t != null) {
            // 加锁确保线程安全
            final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
            mainLock.lock();
            try {
                int rs = runStateOf(ctl.get());
                // 如果线程池在运行中 或 线程池正在关闭且任务为空，则将任务加入workers线程集合中，并更新最大线程记录
                if (rs < SHUTDOWN ||(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                    if (t.isAlive())
                        throw new IllegalThreadStateException();
                    workers.add(w);
                    int s = workers.size();
                    if (s > largestPoolSize)
                        largestPoolSize = s;
                    workerAdded = true;
                }
            } finally {
                mainLock.unlock();
            }
            // 如果线程成功加入workers集合，则开始执行线程
            if (workerAdded) {
                t.start();
                workerStarted = true;
            }
        }
    } finally {
        // 如果线程未成功启动，则将线程从工作线程中移出，更改工作线程数
        if (! workerStarted)
            addWorkerFailed(w);
    }
    return workerStarted;
}

Java并发（三）：线程池

1. 生命周期

2. 构造参数

3. 执行流程

3.1 execute

3.2 addWorker