java线程池ThreadPoolExector源码分析
今天研究了下ThreadPoolExector源码，大致上总结了以下几点跟大家分享下：
一、ThreadPoolExector几个主要变量
先了解下ThreadPoolExector中比较重要的几个变量。
corePoolSize：核心线程数量
maximumPoolSize：最大线程数量
allowCoreThreadTimeOut：是否允许线程超时(设置为true时与keepAliveTime，TimeUnit一起起作用)
keepAliveTime：线程存活时间(当线程池允许线程超时且运行中的线程数量超过corePoolSize时，会按照此变量设置时间关闭线程)
TimeUnit：单位(一般与keepAliveTime同时使用，供线程池判断是否满足关闭线程的条件)
workQueue：缓冲队列
RejectedExecutionHandler：拒绝处理任务类（默认：AbortPolicy 会抛异常，见下方实例）。
threadFactory：线程工厂（默认：DefaultThreadFactory）
二、线程池的几个主要方法分析
1 主方法：ThreadPoolExector的execute
public void execute(Runnable command) {
if (command ==null)
thrownew NullPointerException();
intc = ctl.get();
//1 当前运行的线程数量小于核心线程数量，直接将任务加入worker启动运行。
if (workerCountOf(c) <corePoolSize) {
if (addWorker(command,true))
return;
c =ctl.get();
}
//2 运行线程数量大于核心线程数量时，上面的if分支针对大于corePoolSize，并且缓存队列加入任务操作成功的情况。
运行中并且将任务加入缓冲队列成功，正常来说这样已经完成了处理逻辑。
但是为了保险起见，增加了状态出现异常的确认判断，如果状态出现异常会继续remove操作，如果执行true，则按照拒绝处理策略驳回任务；
if (isRunning(c) &&workQueue.offer(command)) {
intrecheck = ctl.get();
if (!isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
elseif (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null,false);
}
//3 这里针对运行线程数量超过了corePoolSize，并且缓存队列也已经放满的情况。
注意第二个参数是false，可以在下面addWorker方法看到，就是针对线程池最大线程数量maximumPoolSize的判断。
elseif (!addWorker(command,false))
reject(command);
}
2 关键方法：ThreadPoolExector的addWorker（增加工作线程）
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;
try {
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) {
t.start();
workerStarted = true;
}
}
} finally {
if (! workerStarted)
addWorkerFailed(w);
}
return workerStarted;
}
3 Worker中的runWorker方法，也是worker中的run方法主体。
public void run() {
runWorker(this);
}
final void runWorker(Worker w) {
Thread wt = Thread.currentThread();
Runnable task = w.firstTask;
w.firstTask = null;
w.unlock(); // allow interrupts
boolean completedAbruptly = true;
try { //执行任务，并且当执行完后再去获取新的task继续执行，getTask方法是由ThreadPoolExecutor提供，继续向下看。
while (task != null || (task = getTask()) != null) {
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 {
beforeExecute(wt, task);
Throwable thrown = null;
try {
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 {
afterExecute(task, thrown);
}
} finally {
task = null;
w.completedTasks++;
w.unlock();
}
}
completedAbruptly = false;
} finally {
processWorkerExit(w, completedAbruptly);
}
}
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;
//如果运行线程数超过了最大线程数，但是缓存队列已经空了，这时递减worker数量。 //如果有设置允许线程超时或者线程数量超过了核心线程数量，并且线程在规定时间内均未poll到任务且队列为空则递减worker数量
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;
}
}
}
三、测试实例：
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolTest {
// 核心线程数量
private static int corePoolSize = 3;
// 最大线程数量
private static int maxPoolSize = 5;
// 线程存活时间：当线程数量超过corePoolSize时，10秒钟空闲即关闭线程
private static int keepAliveTime = 10000;
// 缓冲队列
private static BlockingQueue<Runnable> workQueue = null;
// 线程池
private static ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = null;
static {
workQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(5);
threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maxPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit.SECONDS,
workQueue);
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
try {
for (int i = 0; i < 200; i++) {
System.out.println("=========第" + i + "次");
threadPoolExecutor.execute(new MyTask());
System.out.println("线程池中正在执行的线程数量：" + threadPoolExecutor.getPoolSize());
System.out.println("线程池缓存的任务队列数量：" + threadPoolExecutor.getQueue().size());
}
} finally {
threadPoolExecutor.shutdown();
}
}
}
运行结果：
=========第0次
线程池中正在执行的线程数量：1
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第1次
正在执行任务:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：2
线程池缓存的任务队列数量：0
正在执行任务:pool-1-thread-2
=========第2次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第3次
正在执行任务:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：3 由于corePoolSize已经满了，所以开始放缓冲队列
线程池缓存的任务队列数量：1
=========第4次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
=========第5次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：3
=========第6次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：4
=========第7次
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正在执行任务:pool-1-thread-2
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线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：3
=========第8次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：4
=========第9次
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正在执行任务:pool-1-thread-2
线程池中正在执行的线程数量：3
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=========第10次
执行完毕:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：4
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正在执行任务:pool-1-thread-1
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正在执行任务:pool-1-thread-3
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线程池缓存的任务队列数量：3
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正在执行任务:pool-1-thread-3
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正在执行任务:pool-1-thread-1
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线程池缓存的任务队列数量：0
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线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
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线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
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线程池中正在执行的线程数量：3
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线程池中正在执行的线程数量：3
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线程池缓存的任务队列数量：1
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线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
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线程池中正在执行的线程数量：3
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正在执行任务:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：1
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正在执行任务:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
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线程池缓存的任务队列数量：0
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正在执行任务:pool-1-thread-1
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线程池缓存的任务队列数量：0
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线程池中正在执行的线程数量：3
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线程池中正在执行的线程数量：3
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线程池缓存的任务队列数量：0
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线程池缓存的任务队列数量：0
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线程池缓存的任务队列数量：0
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线程池缓存的任务队列数量：0
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正在执行任务:pool-1-thread-1
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线程池缓存的任务队列数量：0
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执行完毕:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
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执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
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正在执行任务:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
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执行完毕:pool-1-thread-3
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线程池中正在执行的线程数量：3
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线程池缓存的任务队列数量：0
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线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
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正在执行任务:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第77次
执行完毕:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第78次
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第79次
执行完毕:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第80次
正在执行任务:pool-1-thread-2
正在执行任务:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
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线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：1
=========第82次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
=========第83次
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
=========第84次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：3
执行完毕:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-1
执行完毕:pool-1-thread-2
=========第85次
执行完毕:pool-1-thread-1
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第86次
正在执行任务:pool-1-thread-2
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：1
=========第87次
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线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
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正在执行任务:pool-1-thread-1
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线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
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执行完毕:pool-1-thread-2
正在执行任务:pool-1-thread-2
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
=========第90次
执行完毕:pool-1-thread-1
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-1
执行完毕:pool-1-thread-2
正在执行任务:pool-1-thread-2
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第91次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：1
=========第92次
执行完毕:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：1
=========第93次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
执行完毕:pool-1-thread-1
执行完毕:pool-1-thread-2
正在执行任务:pool-1-thread-2
正在执行任务:pool-1-thread-1
=========第94次
执行完毕:pool-1-thread-2
正在执行任务:pool-1-thread-2
执行完毕:pool-1-thread-3
执行完毕:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第95次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：1
=========第96次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
=========第97次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
=========第98次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：3
=========第99次
正在执行任务:pool-1-thread-1
执行完毕:pool-1-thread-2
正在执行任务:pool-1-thread-2
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
=========第100次
执行完毕:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-3
执行完毕:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-1
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执行完毕:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
执行完毕:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-2
=========第101次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第102次
正在执行任务:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：3
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执行完毕:pool-1-thread-1
执行完毕:pool-1-thread-3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第103次
线程池中正在执行的线程数量：3
正在执行任务:pool-1-thread-2
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第104次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：1
正在执行任务:pool-1-thread-1
执行完毕:pool-1-thread-2
=========第105次
执行完毕:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第106次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：1
=========第107次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：0
=========第108次
正在执行任务:pool-1-thread-1
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：1
=========第109次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
=========第110次
正在执行任务:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-2
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：2
=========第111次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：3
=========第112次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：4
=========第113次
执行完毕:pool-1-thread-2
执行完毕:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-2
线程池中正在执行的线程数量：3
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-3
线程池缓存的任务队列数量：3
=========第114次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：3
=========第115次
线程池中正在执行的线程数量：3
线程池缓存的任务队列数量：4
=========第116次
线程池中正在执行的线程数量：3 由于corePoolSize已经满了,并且缓冲队列也满了,所以此时开始增加线程数,之前一直是1,2,3号线程,现在出现4号线程
线程池缓存的任务队列数量：5
=========第117次
执行完毕:pool-1-thread-2
执行完毕:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-2
正在执行任务:pool-1-thread-1
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：4
线程池缓存的任务队列数量：2
=========第118次
线程池中正在执行的线程数量：4
线程池缓存的任务队列数量：3
=========第119次
线程池中正在执行的线程数量：4
线程池缓存的任务队列数量：4
=========第120次
线程池中正在执行的线程数量：4
线程池缓存的任务队列数量：5
=========第121次
正在执行任务:pool-1-thread-4
执行完毕:pool-1-thread-1
正在执行任务:pool-1-thread-1
执行完毕:pool-1-thread-2
正在执行任务:pool-1-thread-2
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-3
执行完毕:pool-1-thread-4
正在执行任务:pool-1-thread-4
线程池中正在执行的线程数量：5
线程池缓存的任务队列数量：1
=========第122次
线程池中正在执行的线程数量：5
线程池缓存的任务队列数量：2
正在执行任务:pool-1-thread-5
=========第123次
执行完毕:pool-1-thread-3
线程池中正在执行的线程数量：5
线程池缓存的任务队列数量：2
=========第124次
线程池中正在执行的线程数量：5
线程池缓存的任务队列数量：3
=========第125次
线程池中正在执行的线程数量：5
线程池缓存的任务队列数量：4
=========第126次
线程池中正在执行的线程数量：5
正在执行任务:pool-1-thread-3
执行完毕:pool-1-thread-2
线程池缓存的任务队列数量：5
=========第127次
线程池中正在执行的线程数量：5 由于已达到maxPoolSize已经满了,并且缓冲队列也达到最大值，所以此时新增的任务被驳回，异常见下方。
线程池缓存的任务队列数量：5
=========第128次
正在执行任务:pool-1-thread-2
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-3
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-3
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-3
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-3
执行完毕:pool-1-thread-3
正在执行任务:pool-1-thread-3
执行完毕:pool-1-thread-3
执行完毕:pool-1-thread-1
执行完毕:pool-1-thread-2
执行完毕:pool-1-thread-5
执行完毕:pool-1-thread-4
Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task [email protected] rejected from [email protected][Running, pool size = 5, active threads = 5, queued tasks = 5, completed tasks = 118]
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2047)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:823)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1369)
at stone.ripple.util.threadpool.ThreadPoolTest.main(ThreadPoolTest.java:30)
执行中：Thread-1
执行中：Thread-4
执行中：Thread-7
执行中：Thread-8
执行中：Thread-9
执行中：Thread-10
执行中：Thread-11
执行中：Thread-12
执行中：Thread-14
执行中：Thread-16
执行中：Thread-15
执行中：Thread-17
执行中：Thread-18
执行中：Thread-20
执行中：Thread-19
执行中：Thread-21
执行中：Thread-5
执行中：Thread-26
执行中：Thread-0
执行中：Thread-2
执行中：Thread-3
执行中：Thread-25
执行中：Thread-24
执行中：Thread-22
执行中：Thread-23
执行中：Thread-13
执行中：Thread-6
执行中：Thread-29
执行中：Thread-31
执行中：Thread-28
执行中：Thread-30
执行中：Thread-33
执行中：Thread-34
执行中：Thread-27
执行中：Thread-35
执行中：Thread-32
执行中：Thread-38
执行中：Thread-37
执行中：Thread-41
执行中：Thread-39
执行中：Thread-36
执行中：Thread-43
执行中：Thread-44
执行中：Thread-45
执行中：Thread-57
执行中：Thread-46
执行中：Thread-58
执行中：Thread-75
执行中：Thread-47
执行中：Thread-74
执行中：Thread-59
执行中：Thread-48
执行中：Thread-76
执行中：Thread-60
执行中：Thread-49
执行中：Thread-50
执行中：Thread-61
执行中：Thread-62
执行中：Thread-51
执行中：Thread-63
执行中：Thread-53
执行中：Thread-66
执行中：Thread-52
执行中：Thread-77
执行中：Thread-67
执行中：Thread-54
执行中：Thread-68
执行中：Thread-55
执行中：Thread-65
执行中：Thread-56
执行中：Thread-64
执行中：Thread-42
执行中：Thread-69
执行中：Thread-78
执行中：Thread-70
执行中：Thread-72
执行中：Thread-71
执行中：Thread-73
执行中：Thread-40
执行中：Thread-79
执行中：Thread-82
执行中：Thread-83
执行中：Thread-85
执行中：Thread-86
执行中：Thread-88
执行中：Thread-90
执行中：Thread-81
执行中：Thread-80
执行中：Thread-98
执行中：Thread-97
执行中：Thread-100
执行中：Thread-96
执行中：Thread-99
执行中：Thread-94
执行中：Thread-101
执行中：Thread-93
执行中：Thread-110
执行中：Thread-102
执行中：Thread-103
执行中：Thread-109
执行中：Thread-111
执行中：Thread-105
执行中：Thread-113
执行中：Thread-104
执行中：Thread-91
执行中：Thread-112
执行中：Thread-106
执行中：Thread-115
执行中：Thread-114
执行中：Thread-107
执行中：Thread-118
执行中：Thread-117
执行中：Thread-92
执行中：Thread-108
执行中：Thread-89
执行中：Thread-87
执行中：Thread-84
执行中：Thread-95
执行中：Thread-123
执行中：Thread-124
执行中：Thread-125
执行中：Thread-126
执行中：Thread-127
执行中：Thread-122
执行中：Thread-121
执行中：Thread-119
执行中：Thread-120
执行中：Thread-116
四、总结：
1. ThreadPoolExecutor从execute方法进入执行任务，当线程数量小于核心线程数量时，增加worker执行任务；
2. worker进入runWork方法执行，任务执行完成后，会调用getTask获取新任务，如果不能获取到新任务，有以下情况：
【如果已超过corePoolSize并且允许超时，且在规定时间内一直获取不到新任务worker数量会递减；
如果已超过maxPoolSize并且缓存队列为空worker数量会递减；】
如果能获取到新任务以当前线程继续执行任务；
3. 如果execute时发现线程数量已经达到corePoolSize，则会将任务加入缓冲队列；
4. 如果excute时发现corePoolSize已经达到最大值，并且缓冲队列也已经达到最大值，则会增加worker，直到maxPoolSize。
5. 如果excute时发现maxPoolSize已达最大值，并且缓冲队列也已达到最大值，则会拒绝任务。