ThreadPoolExecutor线程池设计思路

public interface Executor {
    void execute(Runnable command);
}

public interface ExecutorService extends Executor {

    //启动有序关闭，其中执行先前提交的任务，但不会接受新任务。如果已经关闭，调用没有额外的效果。
    //此方法不等待先前提交的任务完成执行。使用awaitTermination来做到这一点。
    void shutdown();

    //尝试停止所有正在执行的任务，停止等待任务的处理，并返回等待执行的任务列表。
    //此方法不等待主动执行的任务终止。使用awaitTermination来做到这一点。
    //除了尽最大努力停止处理正在执行的任务之外，没有任何保证.
    List<Runnable> shutdownNow();

    //如果此执行程序已关闭，则返回true。
    boolean isShutdown();

    //调用shutdown或shutdownNow后，如果所有任务都已完成，则返回true。
    boolean isTerminated();

    //在shutdown请求后阻塞，直到所有任务都完成执行，或者发生超时，或者当前线程被中断，以先发生者为准。
    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

    //提交一个有返回值的任务以供执行，并返回一个表示该任务待处理结果的 Future。 Future 的get方法将在成功完成后返回任务的结果。
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);

    //提交Runnable任务以执行并返回代表该任务的Future。Future的get方法将在成功完成后返回给定的result。
    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);

    //提交Runnable任务以执行并返回代表该任务的Future。Future 的get方法将在成功完成后返回null。
    Future<?> submit(Runnable task);

    //执行给定的任务，返回一个 Futures 列表，在所有完成时保存它们的状态和结果。
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException;

    //执行给定的任务，当全部完成或超时到期时，返回保存其状态和结果的 Futures 列表。返回时，未完成的任务将被取消。
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                  long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

    //执行给定的任务，返回已成功完成的任务的结果（即不抛出异常）。正常或异常返回时，取消未完成的任务。
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException;

    //执行给定任务，超时前返回已成功完成的任务的结果（即不抛出异常）。正常或异常返回时，取消未完成的任务。
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                    long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService {

    // 控制变量-存放线程池状态和线程数
    private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));

    // 任务队列，必须是阻塞队列
    private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;

    // 工作线程集合，存放线程池中所有的（活跃的）工作线程，只有在持有全局锁mainLock的前提下才能访问此集合
    private final HashSet<Worker> workers = new HashSet<>();
    
    // 全局锁
    private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();

    // awaitTermination方法使用的等待条件变量
    private final Condition termination = mainLock.newCondition();

    // 记录峰值线程数
    private int largestPoolSize;
    
    // 记录已经成功执行完毕的任务数
    private long completedTaskCount;
    
    // 线程工厂，用于创建新的线程实例
    private volatile ThreadFactory threadFactory;

    // 拒绝执行处理器，对应不同的拒绝策略
    private volatile RejectedExecutionHandler handler;
    
    // 空闲线程等待任务的时间周期，单位是纳秒
    private volatile long keepAliveTime;
    
    // 是否允许核心线程超时，如果为true则keepAliveTime对核心线程也生效
    private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;
    
    // 核心线程数
    private volatile int corePoolSize;

    // 线程池容量
    private volatile int maximumPoolSize;

    // 省略其他代码
}    

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 ||
        maximumPoolSize <= 0 ||
        maximumPoolSize < corePoolSize ||
        keepAliveTime < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
        throw new NullPointerException();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
//COUNT_BITS =29
private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
//000 111....111 三个0,29个1
private static final int COUNT_MASK = (1 << COUNT_BITS) - 1;

//线程池的五种状态,每个值只有前三位不同
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;

// 通过ctl值获取运行状态
private static int runStateOf(int c)     { return c & ~COUNT_MASK; }
// 通过ctl值获取工作线程数
private static int workerCountOf(int c)  { return c & COUNT_MASK; }

// 通过运行状态和工作线程数计算ctl的值，或运算
private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

private static boolean runStateLessThan(int c, int s) {
    return c < s;
}

private static boolean runStateAtLeast(int c, int s) {
    return c >= s;
}

private static boolean isRunning(int c) {
    return c < SHUTDOWN;
}

// CAS操作线程数增加1
private boolean compareAndIncrementWorkerCount(int expect) {
    return ctl.compareAndSet(expect, expect + 1);
}

// CAS操作线程数减少1
private boolean compareAndDecrementWorkerCount(int expect) {
    return ctl.compareAndSet(expect, expect - 1);
}

// 线程数直接减少1
private void decrementWorkerCount() {
    ctl.addAndGet(-1);
}

// -1的补码为：111-11111111111111111111111111111
// 左移29位后：111-00000000000000000000000000000
// 10进制值为：-536870912 
// 高3位111的值就是表示线程池正在处于运行状态
private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;

// rs=RUNNING值为：111-00000000000000000000000000000
// wc的值为0：000-00000000000000000000000000000
// rs | wc的结果为：111-00000000000000000000000000000
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
private static int ctlOf(int rs, int wc) { 
    return rs | wc; 
}

// 先把COUNT_MASK取反(~COUNT_MASK)，得到：111-00000000000000000000000000000
// ctl位图特点是：xxx-yyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy
// 两者做一次与运算即可得到高3位xxx
private static int runStateOf(int c){ 
    return c & ~COUNT_MASK; 
}

// ctl和状态常量比较，判断是否小于
private static boolean runStateLessThan(int c, int s) {
    return c < s;
}

// ctl和状态常量比较，判断是否小于或等于
private static boolean runStateAtLeast(int c, int s) {
    return c >= s;
}

// ctl和状态常量SHUTDOWN比较，判断是否处于RUNNING状态
private static boolean isRunning(int c) {
    return c < SHUTDOWN;
}

public void execute(Runnable command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    //获取线程池状态: 前3位表示线程池状态,后29位表示存活线程数量
    int c = ctl.get();
    //1.在核心线程数未满之前,先创建核心线程来执行任务
    //通过位运算拿到工作线程数量,判断当前存活的工作线程数量是否小于核心线程数量
    if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
        //如果核心线程创建成功则直接返回
        if (addWorker(command, true))
            return;
        //这里说明创建核心线程失败，需要更新ctl的临时变量c
        c = ctl.get();
    }
    //2. 将任务先放到任务队列中去
    // 走到这里说明创建新的核心线程失败，也就是当前工作线程数大于等于corePoolSize
    // 判断线程池是否处于运行中状态，同时尝试用非阻塞方法向任务队列放入任务（放入任务失败返回false）
    if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
        int recheck = ctl.get();
          // 这里是向任务队列投放任务成功，对线程池的运行中状态做二次检查
        // 如果线程池二次检查状态是非运行中状态，则从任务队列移除当前的任务调用拒绝策略处理之（也就是移除前面成功入队的任务实例）
        if (! isRunning(recheck) && remove(command))
            reject(command);
        // 走到下面的else if分支，说明有以下的前提：
        // 0、待执行的任务已经成功加入任务队列
        // 1、线程池可能是RUNNING状态
        // 2、传入的任务可能从任务队列中移除失败（移除失败的唯一可能就是任务已经被执行了）
        //  或者我们设置核心线程数量为0
        
        // 如果当前工作线程数量为0，则创建一个非核心线程并且传入的任务对象为null - 返回
        // 也就是创建的非核心线程不会马上运行，而是等待获取任务队列的任务去执行 
        // 如果工作线程数量此时不为零,那么就让存活的工作线程去任务队列取活干
        else if (workerCountOf(recheck) == 0)
            addWorker(null, false);
    }
    //3.任务队列已满,下面尝试创建非核心线程来执行任务
    else if (!addWorker(command, false))
        reject(command);
}

private final class Worker extends AbstractQueuedSynchronizer implements Runnable{

    // 保存ThreadFactory创建的线程实例，如果ThreadFactory创建线程失败则为null
    final Thread thread;
    // 保存传入的Runnable任务实例
    Runnable firstTask;
    // 记录每个线程完成的任务总数
    volatile long completedTasks;
    
    // 唯一的构造函数，传入任务实例firstTask，注意可以为null
    Worker(Runnable firstTask) {
        // 禁止线程中断，直到runWorker()方法执行
        setState(-1);
        this.firstTask = firstTask;
        // 通过ThreadFactory创建线程实例，注意一下Worker实例自身作为Runnable用于创建新的线程实例
        this.thread = getThreadFactory().newThread(this);
    }

    // 委托到外部的runWorker()方法，注意runWorker()方法是线程池的方法，而不是Worker的方法
    public void run() {
        runWorker(this);
    }

    //  是否持有独占锁，state值为1的时候表示持有锁，state值为0的时候表示已经释放锁
    protected boolean isHeldExclusively() {
        return getState() != 0;
    }

    // 独占模式下尝试获取资源，这里没有判断传入的变量，直接CAS判断0更新为1是否成功，成功则设置独占线程为当前线程
    protected boolean tryAcquire(int unused) {
        if (compareAndSetState(0, 1)) {
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            return true;
        }
        return false;
    }
    
    // 独占模式下尝试是否资源，这里没有判断传入的变量，直接把state设置为0
    protected boolean tryRelease(int unused) {
        setExclusiveOwnerThread(null);
        setState(0);
        return true;
    }
    
    // 加锁
    public void lock()        { acquire(1); }

    // 尝试加锁
    public boolean tryLock()  { return tryAcquire(1); }

    // 解锁
    public void unlock()      { release(1); }

    // 是否锁定
    public boolean isLocked() { return isHeldExclusively(); }
    
    // 启动后进行线程中断，注意这里会判断线程实例的中断标志位是否为false，只有中断标志位为false才会中断
    //在当前线程持有锁,并且没产生中断的情况下,会触发中断
    void interruptIfStarted() {
        Thread t;
        if (getState() >= 0 && (t = thread) != null && !t.isInterrupted()) {
            try {
                t.interrupt();
            } catch (SecurityException ignore) {
            }
        }
    }
}

// 添加工作线程，如果返回false说明没有新创建工作线程，如果返回true说明创建和启动工作线程成功
private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
    retry:  
    // 注意这是一个死循环 - 最外层循环
    //c的前三位是线程池状态,后面29位是工作线程数量
    for (int c = ctl.get();;) {
        // 这个是十分复杂的条件，这里先拆分多个与（&&）条件：
        // 1. 线程池状态至少为SHUTDOWN状态，也就是rs >= SHUTDOWN(0)
        // 2. 线程池状态至少为STOP状态，也就是rs >= STOP(1)，或者传入的任务实例firstTask不为null，或者任务队列为空
        // 其实这个判断的边界是线程池状态为shutdown状态下，不会再接受新的任务，在此前提下如果状态已经到了STOP、或者传入任务不为空、或者任务队列为空（已经没有积压任务）都不需要添加新的线程
        if (runStateAtLeast(c, SHUTDOWN)
            && (runStateAtLeast(c, STOP)
                || firstTask != null
                || workQueue.isEmpty()))
            return false;
        // 注意这也是一个死循环 - 二层循环
        for (;;) {
            // 这里每一轮循环都会重新获取工作线程数wc
            // 1. 如果传入的core为true，表示将要创建核心线程，通过wc和corePoolSize判断，如果wc >= corePoolSize，则返回false表示创建核心线程失败
            // 1. 如果传入的core为false，表示将要创非建核心线程，通过wc和maximumPoolSize判断，如果wc >= maximumPoolSize，则返回false表示创建非核心线程失败
            if (workerCountOf(c)
                >= ((core ? corePoolSize : maximumPoolSize) & COUNT_MASK))
                return false;
            // 成功通过CAS更新工作线程数wc，则break到最外层的循环---满足条件,说明新增工作线程数这个CAS操作成功完成
            if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                break retry;
            // 走到这里说明了通过CAS更新工作线程数wc失败，这个时候需要重新判断线程池的状态是否由RUNNING已经变为SHUTDOWN
            c = ctl.get();  // Re-read ctl
            // 如果线程池状态已经由RUNNING已经变为SHUTDOWN，则重新跳出到外层循环继续执行
            if (runStateAtLeast(c, SHUTDOWN))
                continue retry;
            // 如果线程池状态依然是RUNNING，CAS更新工作线程数wc失败说明有可能是并发更新导致的失败，则在内层循环重试即可 
            // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop 
        }
    }
    // 标记工作线程是否启动成功
    boolean workerStarted = false;
    // 标记工作线程是否创建成功
    boolean workerAdded = false;
    Worker w = null;
    try {
        // 传入任务实例firstTask创建Worker实例，Worker构造里面会通过线程工厂创建新的Thread对象，所以下面可以直接操作Thread t = w.thread
        // 这一步Worker实例已经创建，但是没有加入工作线程集合或者启动它持有的线程Thread实例
        w = new Worker(firstTask);
        final Thread t = w.thread;
        if (t != null) {
            // 这里需要全局加锁，因为会改变一些指标值和非线程安全的集合
            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 c = ctl.get();
                // 这里主要在加锁的前提下判断ThreadFactory创建的线程是否存活或者判断获取锁成功之后线程池状态是否已经更变为SHUTDOWN
                // 1. 如果线程池状态依然为RUNNING，则只需要判断线程实例是否存活，需要添加到工作线程集合和启动新的Worker
                // 2. 如果线程池状态小于STOP，也就是RUNNING或者SHUTDOWN状态下，同时传入的任务实例firstTask为null，则需要添加到工作线程集合和启动新的Worker
                // 对于2，换言之，如果线程池处于SHUTDOWN状态下，同时传入的任务实例firstTask不为null，则不会添加到工作线程集合和启动新的Worker
                // 这一步其实有可能创建了新的Worker实例但是并不启动（临时对象，没有任何强引用），这种Worker有可能成功下一轮GC被收集的垃圾对象
                if (isRunning(c) ||
                    (runStateLessThan(c, STOP) && firstTask == null)) {
                    if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                        throw new IllegalThreadStateException();
                    // 把创建的工作线程实例添加到工作线程集合
                    workers.add(w);
                    int s = workers.size();
                    // 尝试更新历史峰值工作线程数，也就是线程池峰值容量
                    if (s > largestPoolSize)
                        largestPoolSize = s;
                    // 这里更新工作线程是否启动成功标识为true，后面才会调用Thread#start()方法启动真实的线程实例
                    workerAdded = true;
                }
            } finally {
                mainLock.unlock();
            }
            // 如果成功添加工作线程，则调用Worker内部的线程实例t的Thread#start()方法启动真实的线程实例
            if (workerAdded) {
                t.start();
                // 标记线程启动成功
                workerStarted = true;
            }
        }
    } finally {
        // 线程启动失败，需要从工作线程集合移除对应的Worker
        if (! workerStarted)
            addWorkerFailed(w);
    }
    return workerStarted;
}

// 添加Worker失败
private void addWorkerFailed(Worker w) {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 从工作线程集合移除之
        if (w != null)
            workers.remove(w);
        // wc数量减1    
        decrementWorkerCount();
        // 基于状态判断尝试终结线程池
        tryTerminate();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

final void runWorker(Worker w) {
    // 获取当前线程，实际上和Worker持有的线程实例是相同的
    Thread wt = Thread.currentThread();
    // 获取Worker中持有的初始化时传入的任务对象，这里注意存放在临时变量task中
    Runnable task = w.firstTask;
    // 设置Worker中持有的初始化时传入的任务对象为null
    w.firstTask = null;
    // 由于Worker初始化时AQS中state设置为-1，这里要先做一次解锁把state更新为0，允许线程中断
    w.unlock(); 
    // 记录线程是否因为用户异常终结，默认是true
    boolean completedAbruptly = true;
    try {
        // 初始化任务对象不为null，或者从任务队列获取任务不为空（从任务队列获取到的任务会更新到临时变量task中）
        // getTask()由于使用了阻塞队列，这个while循环如果命中后半段会处于阻塞或者超时阻塞状态，getTask()返回为null会导致线程跳出死循环使线程终结
        while (task != null || (task = getTask()) != null) {
            // Worker加锁，本质是AQS获取资源并且尝试CAS更新state由0更变为1
            w.lock();
            // 如果线程池正在停止（也就是由RUNNING或者SHUTDOWN状态向STOP状态变更），那么要确保当前工作线程是中断状态
            // 否则，要保证当前线程不是中断状态
            if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                    (Thread.interrupted() &&
                    runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                !wt.isInterrupted())
                //如果线程池状态大于等于 STOP，那么意味着该线程也要中断
                //这里即使中断了,也会继续往下面执行任务
                wt.interrupt();
            try {
                // 钩子方法，任务执行前
                beforeExecute(wt, task);
                try {
                    task.run();
                    // 钩子方法，任务执行后 - 正常情况
                    afterExecute(task, null);
                } catch (Throwable ex) {
                    // 钩子方法，任务执行后 - 异常情况
                    afterExecute(task, ex);
                    throw ex;
                }
            } finally {
                // 清空task临时变量，这个很重要，否则while会死循环执行同一个task
                task = null;
                // 累加Worker完成的任务数
                w.completedTasks++;
                // Worker解锁，本质是AQS释放资源，设置state为0
                w.unlock();
            }
        }
        // 走到这里说明某一次getTask()返回为null，线程正常退出
        completedAbruptly = false;
    } finally {
        // 处理线程退出，completedAbruptly为true说明由于用户异常导致线程非正常退出
        processWorkerExit(w, completedAbruptly);
    }
}

private Runnable getTask() {
    // 记录上一次从队列中拉取的时候是否超时
    boolean timedOut = false; // Did the last poll() time out?
    // 注意这是死循环
    for (;;) {
        int c = ctl.get();

        // Check if queue empty only if necessary.
        // 第一个if：如果线程池状态至少为SHUTDOWN，也就是rs >= SHUTDOWN(0)，则需要判断两种情况（或逻辑）：
        // 1. 线程池状态至少为STOP(1)，也就是线程池正在停止，一般是调用了shutdownNow()方法
        // 2. 任务队列为空
        // 如果在线程池至少为SHUTDOWN状态并且满足上面两个条件之一，则工作线程数wc减去1，然后直接返回null
        if (runStateAtLeast(c, SHUTDOWN)
            && (runStateAtLeast(c, STOP) || workQueue.isEmpty())) {
            decrementWorkerCount();
            return null;
        }
        // 跑到这里说明线程池还处于RUNNING状态，重新获取一次工作线程数
        int wc = workerCountOf(c);

        // Are workers subject to culling?
        // timed临时变量勇于线程超时控制，决定是否需要通过poll()此带超时的非阻塞方法进行任务队列的任务拉取
        // 1.allowCoreThreadTimeOut默认值为false，如果设置为true，则允许核心线程也能通过poll()方法从任务队列中拉取任务
        // 2.工作线程数大于核心线程数的时候，说明线程池中创建了额外的非核心线程，这些非核心线程一定是通过poll()方法从任务队列中拉取任务
        boolean timed = allowCoreThreadTimeOut || wc > corePoolSize;
        // 第二个if：
        // 1.wc > maximumPoolSize说明当前的工作线程总数大于maximumPoolSize，说明了通过setMaximumPoolSize()方法减少了线程池容量
        // 或者 2.timed && timedOut说明了线程命中了超时控制并且上一轮循环通过poll()方法从任务队列中拉取任务为null
        // 并且 3. 工作线程总数大于1或者任务队列为空，则通过CAS把线程数减去1，同时返回null，
        // CAS把线程数减去1失败会进入下一轮循环做重试
        if ((wc > maximumPoolSize || (timed && timedOut))
            && (wc > 1 || workQueue.isEmpty())) {
            if (compareAndDecrementWorkerCount(c))
                return null;
            continue;
        }

        try {
            // 如果timed为true，通过poll()方法做超时拉取，keepAliveTime时间内没有等待到有效的任务，则返回null
            // 如果timed为false，通过take()做阻塞拉取，会阻塞到有下一个有效的任务时候再返回（一般不会是null）
            Runnable r = timed ?
                workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) :
                workQueue.take();
            // 这里很重要，只有非null时候才返回，null的情况下会进入下一轮循环
            if (r != null)
                return r;
            // 跑到这里说明上一次从任务队列中获取到的任务为null，一般是workQueue.poll()方法超时返回null
            timedOut = true;
        } catch (InterruptedException retry) {
            timedOut = false;
        }
    }
}

private void processWorkerExit(Worker w, boolean completedAbruptly) {
    // 因为抛出用户异常导致线程终结，直接使工作线程数减1即可
    // 如果没有任何异常抛出的情况下是通过getTask()返回null引导线程正常跳出runWorker()方法的while死循环从而正常终结，这种情况下，在getTask()中已经把线程数减1
    if (completedAbruptly) // If abrupt, then workerCount wasn't adjusted
        decrementWorkerCount();

    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 全局的已完成任务记录数加上此将要终结的Worker中的已完成任务数
        completedTaskCount += w.completedTasks;
        // 工作线程集合中移除此将要终结的Worker
        workers.remove(w);
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
     
    // 见下一小节分析，用于根据当前线程池的状态判断是否需要进行线程池terminate处理
    tryTerminate();

    int c = ctl.get();
    // 如果线程池的状态小于STOP，也就是处于RUNNING或者SHUTDOWN状态的前提下：
    // 1.如果线程不是由于抛出用户异常终结，如果允许核心线程超时，则保持线程池中至少存在一个工作线程
    // 2.如果线程由于抛出用户异常终结，或者当前工作线程数小于min，那么直接添加一个新的非核心线程
    if (runStateLessThan(c, STOP)) {
        if (!completedAbruptly) {
            // 如果允许核心线程超时，最小值为0，否则为corePoolSize
            int min = allowCoreThreadTimeOut ? 0 : corePoolSize;
            // 如果最小值为0，同时任务队列不空，则更新最小值为1
            if (min == 0 && ! workQueue.isEmpty())
                min = 1;
            // 工作线程数大于等于最小值，直接返回不新增非核心线程
            if (workerCountOf(c) >= min)
                return; // replacement not needed
        }
        addWorker(null, false);
    }
}

final void tryTerminate() {
    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        // 是否不满足终结当前线程池的条件
        // 1.线程池处于RUNNING状态
        // 2.线程池至少为TIDYING状态，也就是TIDYING或者TERMINATED状态，意味着已经走到了下面的步骤，线程池即将终结
        // 3.线程池至少为STOP状态并且任务队列不为空
        if (isRunning(c) ||
            runStateAtLeast(c, TIDYING) ||
            (runStateLessThan(c, STOP) && ! workQueue.isEmpty()))
            return;
        // 工作线程数不为0，则中断工作线程集合中的第一个空闲的工作线程
        if (workerCountOf(c) != 0) { // Eligible to terminate
            interruptIdleWorkers(ONLY_ONE);
            return;
        }

        final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
        mainLock.lock();
        try {
            // CAS设置线程池状态为TIDYING，如果设置成功则执行钩子方法terminated()
            if (ctl.compareAndSet(c, ctlOf(TIDYING, 0))) {
                try {
                    terminated();
                } finally {
                    // 最后更新线程池状态为TERMINATED
                    ctl.set(ctlOf(TERMINATED, 0));
                    // 唤醒阻塞在termination条件的所有线程，这个变量的await()方法在awaitTermination()中调用
                    termination.signalAll();
                }
                return;
            }
        } finally {
            mainLock.unlock();
        }
        // else retry on failed CAS
    }
}

// 中断空闲的工作线程，onlyOne为true的时候，只会中断工作线程集合中的某一个线程
private void interruptIdleWorkers(boolean onlyOne) {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        for (Worker w : workers) {
            Thread t = w.thread;
            // 这里判断线程不是中断状态并且尝试获取锁成功的时候才进行线程中断
            //获取锁成功,意味着当前线程正在阻塞获取任务
            //线程执行任务的过程中,会持有锁，因此不会被判定处于空闲状态
            if (!t.isInterrupted() && w.tryLock()) {
                try {
                    //此时打断该线程,会再次在getTask方法内部执行循环体
                    //如果获取任务条件不再满足就返回null,然后被打断的线程也会进入结束状态
                    t.interrupt();
                } catch (SecurityException ignore) {
                } finally {
                    w.unlock();
                }
            }
            // 这里跳出循环，也就是只中断集合中第一个工作线程
            if (onlyOne)
                break;
        }
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

If otherwise eligible to terminate but workerCount is nonzero, 
interrupts an idle worker to ensure that shutdown signals propagate.
当满足终结线程池的条件但是工作线程数不为0，
这个时候需要中断一个空闲的工作线程去确保线程池关闭的信号得以传播。

public void shutdown() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 权限校验，安全策略相关判断
        checkShutdownAccess();
        // 设置SHUTDOWN状态
        advanceRunState(SHUTDOWN);
        // 中断所有的空闲的工作线程
        interruptIdleWorkers();
        // 钩子方法
        onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    // 调用上面分析果敢的尝试terminate方法，使状态更变为TIDYING，执行钩子方法terminated()后，最终状态更新为TERMINATED
    tryTerminate();
}

// 升提状态
private void advanceRunState(int targetState) {
    // assert targetState == SHUTDOWN || targetState == STOP;
    for (;;) {
        int c = ctl.get();
        // 线程池状态至少为targetState或者CAS设置状态为targetState则跳出循环
        if (runStateAtLeast(c, targetState) ||
            ctl.compareAndSet(c, ctlOf(targetState, workerCountOf(c))))
            break;
    }
}

// 中断所有的空闲的工作线程
private void interruptIdleWorkers() {
    interruptIdleWorkers(false);
}

public List<Runnable> shutdownNow() {
    List<Runnable> tasks;
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 权限校验，安全策略相关判断
        checkShutdownAccess();
        // 设置STOP状态
        advanceRunState(STOP);
        // 中断所有的工作线程
        interruptWorkers();
        // 清空工作队列并且取出所有的未执行的任务
        tasks = drainQueue();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
     // 调用上面分析果敢的尝试terminate方法，使状态更变为TIDYING，执行钩子方法terminated()后，最终状态更新为TERMINATED
    tryTerminate();
    return tasks;
}

// 遍历所有的工作线程，如果state > 0（启动状态）则进行中断
private void interruptWorkers() {
    // assert mainLock.isHeldByCurrentThread();
    for (Worker w : workers)
        w.interruptIfStarted();
}

public boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException {
    // 转换timeout的单位为纳秒
    long nanos = unit.toNanos(timeout);
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 循环等待直到线程池状态更变为TERMINATED，每轮循环等待nanos纳秒
        while (runStateLessThan(ctl.get(), TERMINATED)) {
            if (nanos <= 0L)
                return false;
            nanos = termination.awaitNanos(nanos);
        }
        return true;
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock();
private final Condition termination = mainLock.newCondition();

public void shutdown() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        checkShutdownAccess();
        advanceRunState(SHUTDOWN);
        interruptIdleWorkers();
        onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    tryTerminate();
}

public List<Runnable> shutdownNow() {
    List<Runnable> tasks;
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        checkShutdownAccess();
        advanceRunState(STOP);
        interruptWorkers();
        tasks = drainQueue();  # <---  多了这一步
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    tryTerminate();
    return tasks;
}

// 条件变量必须在锁代码块中执行，和synchronized关键字用法差不多
public boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException {
    long nanos = unit.toNanos(timeout);
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 死循环确保等待执行和状态变更为TERMINATED
        while (runStateLessThan(ctl.get(), TERMINATED)) {
            if (nanos <= 0L)
                return false;
            nanos = termination.awaitNanos(nanos);   # <-- 确保当前调用线程阻塞等待对应的时间或者线程池状态变更为TERMINATED，再退出等待
        }
        return true;
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
}

final void reject(Runnable command) {
    handler.rejectedExecution(command, this);
}

// 设置核心线程数量
public void setCorePoolSize(int corePoolSize) {
    // 输入值不能小于0或者大于线程池的容量
    if (corePoolSize < 0 || maximumPoolSize < corePoolSize)
        throw new IllegalArgumentException();
    // delta = 传入核心线程数和现存的核心线程数的差值
    int delta = corePoolSize - this.corePoolSize;
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    // 如果当前线程池工作线程的总量大于传入核心线程数，则中断所有的工作线程
    if (workerCountOf(ctl.get()) > corePoolSize)
        //getTask方法内部会动态的调整线程数量向核心线程数靠近
        interruptIdleWorkers();
    else if (delta > 0) {
        // 传入核心线程数和现存的核心线程数的差值大于0，也就是核心线程扩容
        // 计算传入核心线程数和现存的核心线程数的差值和任务队列中任务个数的最小值，并且添加这个最小值个数的工作线程池
        // 任务队列为空的情况下，k === 0，此时第一个条件 k--> 0就不满足，不会进入循环，那么这delta个需要创建的工作线程应该是在提交新任务的时候懒创建
        int k = Math.min(delta, workQueue.size());
        while (k-- > 0 && addWorker(null, true)) {
            // 如果任务队列为空，则跳出循环
            if (workQueue.isEmpty())
                break;
        }
    }
}