JAVA线程池原理源码解析—为什么启动一个线程池，提交一个任务后，Main方法不会退出？

Hello，骚年们，大家新年快乐，头发有没有少呀？今天我们来看一件有趣的事，首先来看段代码

public static void main(String[] args) {

        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

        service.submit(() -> System.out.println("Hello "));

        System.out.println("World");
    }
复制代码

呵呵，执行结果谁都知道，显而易见

呢？明明这个任务都已经跑完了呀~

结论

开始了吗？不好意思已经结束了，嘻嘻，大过年的不卖关子，我们直接公布答案，造成不退出的原因是这样：

• 你丑
• 线程池的创建的时候，第一次 submit 操作会创建 Worker 线程（负责去拿任务处理），该线程里写了一个死循环，所以这个 Worker 线程不会死
• Worker 线程在创建的时候，被设置成了 非守护线程 ， thread.setDaemon(false)
• 早在 JDK1.5 的时候，就规定了当所有非守护线程退出时， JVM 才会退出， Main 方法主线程和 Worker 线程都是非守护线程，所以不会死。

下面我们会就上面几个问题，每一个问题进行源码分析，感兴趣的看官老爷可以继续，看看又不会掉发（逃

源码分析

为什么Worker线程不会死

梦开始的地方先从初始化开始

//该方法利用多台实例化了一个ThreadPoolExecutor线程池，该线程池继承了一个抽象类AbstractExecutorService
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
//调用了ThreadPoolExecutor.submit方法也就是父类的AbstractExecutorService.submit，该方法内部会去调用execute()方法
service.submit(() -> System.out.println("Hello "));
复制代码

于是我们定位到 ThreadPoolExecutor 类的 execute 方法，我截取了部分如下， 注意代码中我打注释的地方

public void execute(Runnable command) {
    ...
        //如果工作线程还没有超过核心线程数
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            //去添加工作线程
            if (addWorker(command, true))
                return;
        }
    ...
复制代码

线程池把每一个运行任务的工作线程抽象成了 Worker ，我们定位到内部 addWorker 方法

...
            //新建一个Worker
            w = new Worker(firstTask);
            final Thread t = w.thread;
            if (t != null) {
                //下面的操作是将线程添加到工作线程集合里
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
                mainLock.lock();
                try {
                    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();
                }
                //如果添加成功的话
                if (workerAdded) {
                    //把工作线程跑起来
                    t.start();
                    workerStarted = true;
                }
            }
        } finally {
            if (! workerStarted)
                addWorkerFailed(w);
        }
        return workerStarted;

复制代码

这时候一个工作线程也就跑起来了，可以去执行任务了，我们定位到 ThreadPoolExecutor 的内部类 Worker 的 run 方法里

//该类调用了runWorker方法
public void run() {
            runWorker(this);
        }
        
复制代码

final void runWorker(Worker w) {
        Thread wt = Thread.currentThread();
        Runnable task = w.firstTask;
        w.firstTask = null;
        w.unlock(); // allow interrupts
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
            //主要看这个while,会看这个Worker有没有任务，如果没有就会去取，这里是一个死循环，然后我们定位到getTask()方法，看他是怎么取任务的
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                w.lock();
                if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                     (Thread.interrupted() &&
                      runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                    !wt.isInterrupted())
                    wt.interrupt();
            ...
               
    }
复制代码

这里解释了，工作线程其实不会死（超时时间不在本期范围内），我们继续定位到内部的 getTask() 方法，看他是怎么取任务的

private Runnable getTask() {
            ...
            //有没有设置核心线程超时时间（默认没有）当前工作的线程数大于了线程池的核心线城市
            boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
            ...
            try {
                Runnable r = timed ?
                    workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                    //调用workQueue的Take方法，WorkQueue默认是一个BlockingQueue，所以调用take方法会导致当前工作线程阻塞掉，指到拿到
                    workQueue.take();
                //如果拿到任务就返回
                if (r != null)
                    return r;
                timedOut = true;
                ...
复制代码

小结：

这里想说的有两点：

• 工作线程不会死（不设置线程存活时间，默认情况下），会一直拿任务，所以工作线程会一直活着
• 工作线程拿任务的时候，默认情况下，因为用的是 BlockingQueue 的 take() 拿不到任务会阻塞

Worker线程如何被设置成非守护线程

首先我们来到 ThreadPoolExecutor 的构造方法里

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }
复制代码

构造器里传入了一个 ThreadFactory 也就是 Executors.defaultThreadFactory() ，用来产生工作线程，一步一步的点进去我们会定位到 Executors 内部类 DefaultThreadFactory 的 newThread 方法

public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(group, r,
                                  namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                                  0);
            //关键代码是这里，把线程设置成了非守护线程
            if (t.isDaemon())
                t.setDaemon(false);
            if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            return t;
        }
复制代码

然后我们看 ThreadPoolExector 方法去 new Worker()的时候

Worker(Runnable firstTask) {
            setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker
            this.firstTask = firstTask;
            //这里的ThreadPool，就是上面提到的那个生产非守护线程的线程工厂
            this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
        }
复制代码

看上面的 注释下面的内容 ，为什么是非守护线程就真相大白了。

为什么要等到非守护线程全部结束的时候，JVM才会退出？

注意我标蓝的部分，这跟jvm的实现有关，先知道结论，具体为什么我们留着下期再讲~