線程池ThreadPoolExecutor里Control state，ctl參數的分析（一）

線程池

打開ThreadPoolExecutor的源代碼，第一個變數就是：

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

這是一個原子INT操作類，這個值非常有意思，表面上看，這是一個int值，按照一般的理解，代表一個數字，一種狀態，比如，0女1男，1開始2運行中3結束等等。

但是在ThreadPoolExecutor中，這一個數字卻代表了兩個概念：

1、 workerCount，有效的線程數。

2、 runState，線程池運行的狀態（具體文後再談）。

一般人看到這會有疑問（好吧，這其實是我的疑問，也是本篇文章的寫作初衷）：

1. 為什麼要用一個數字表達兩個概念？
2. 如何用一個數字來表達兩個概念？

先說第一個問題。一般開發人員（比如我這樣的）遇到這種情況估計直接：

private int workerCount = 0;
private int runState = 0;

如果考慮線程安全的話，大不了用AtomicInteger就是。

但是大家要考慮到ThreadPoolExecutor是java.util.concurrent包中的線程池，是基礎類，也是對性能要求很高的並發包，在性能上儘可能做到極致，是大神們自然而然的選擇。所以能用一個數字解決的問題，就不再用兩個。一個int32位（4位元組），現在的內存白菜價，以前的內存可貴了~~

重點是第二個問題，很多人不明白一個數字是怎麼能表達兩個概念的（其實是我不明白）。

在一般程序員眼中，一個數字就是一個數字，但是在大神們的眼中，一個int數字則是一個32位的二進位啊！32個0、1的組合，可以搞出很多事情來。

來補補基礎課~~

比如數字15，32位二進位的表達就是：00000000000000000000000000001111。

二進位使用最高位作為符號位， 0正數， 1負數。

所以int的最大值的二進位就是01111111111111111111111111111111=2147483647

最小值10000000000000000000000000000000=-2147483648

我們可以輕易得出1=00000000000000000000000000000001

-1= 10000000000000000000000000000001

但其實計算機里不是這麼做的，這涉及二進位的原碼、反碼、補碼的表達方式，簡單地說：

-1的原碼：10000000000000000000000000000001

-1的反碼：符號位不變，其他位取反

-1的補碼：反碼+1

所以應該是：

原碼：10000000000000000000000000000001

反碼：11111111111111111111111111111110

補碼：11111111111111111111111111111111

計算機使用的是補碼。

線程池的運行狀態runState，狀態值只有固定的5個：-1,0,1,2,3（具體含義文後再談），其二進位表達為：

-1：11111111111111111111111111111111

0：00000000000000000000000000000000

1：00000000000000000000000000000001

2：00000000000000000000000000000010

3：00000000000000000000000000000011

但是大家注意，因為狀態值是固定的，所以用32位來表達其實是浪費了，實際只要3位就可以表達5個數字，即1個符號位，2個數值位

可以簡化為：

-1：111

0：000

1：001

2：010

3：011

所以大神們就決定ctl這個int值的32位二進位值中，前3個用來表示狀態值runState。

後面的32-3=29位，就用來表示workerCount線程數。

所以我們就得出了ThreadPoolExecutor類中第二個變數：

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

那麼也可以得出，線程數的最大值就是29個1：00011111111111111111111111111111= 536870911=2^29-1。

所以我們就得出了ThreadPoolExecutor類中第三個變數，線程池最大容量：

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

至於如何構建ctl，如何從ctl獲取需要的runState、workerCount，下篇文章再分析。

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