摘要：并不會(huì)為每個(gè)任務(wù)都創(chuàng)建工作線程，而是根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)造線程池時(shí)的參數(shù)確定是喚醒已有空閑工作線程，還是新建工作線程。

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前一章——Fork/Join框架（1） 原理，我們從整體上對(duì)Fork/Join框架作了介紹。

回顧一下，F(xiàn)ork/Join框架的核心實(shí)現(xiàn)類是ForkJoinPool線程池，其它核心組件包括：ForkJoinTask（任務(wù)）、ForkJoinWorkerThread（工作線程）、WorkQueue（任務(wù)隊(duì)列）。

這一章，我們將深入F/J框架的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，看看ForkJoinPool線程池究竟有何特殊之處，F(xiàn)/J框架的整個(gè)任務(wù)調(diào)度流程又是怎樣的。

在開(kāi)始之前，先來(lái)看下下面這張圖：

上圖包含了F/J框架的整個(gè)任務(wù)調(diào)度流程，這里先簡(jiǎn)要介紹下，以便讀者在有個(gè)印象，后續(xù)的源碼分析將完全按照這張圖進(jìn)行。

F/J框架調(diào)度任務(wù)的流程一共可以分為四大部分。

任務(wù)提交是整個(gè)調(diào)度流程的第一步，F(xiàn)/J框架所調(diào)度的任務(wù)來(lái)源有兩種：

①外部提交任務(wù)

所謂外部提交任務(wù)，是指通過(guò)ForkJoinPool的execute/submit/invoke方法提交的任務(wù)，或者非工作線程（ForkJoinWorkerThread）直接調(diào)用ForkJoinTask的fork/invoke方法提交的任務(wù)：

外部提交的任務(wù)的特點(diǎn)就是調(diào)用線程是非工作線程。這個(gè)過(guò)程涉及以下方法：

ForkJoinPool.submit

ForkJoinPool.invoke

ForkJoinPool.execute

ForkJoinTask.fork

ForkJoinTask.invoke

ForkJoinPool.externalPush

ForkJoinPool.externalSubmit

②工作線程fork任務(wù)

所謂工作線程fork任務(wù)，是指由ForkJoinPool所維護(hù)的工作線程（ForkJoinWorkerThread）從自身任務(wù)隊(duì)列中獲取任務(wù)（或從其它任務(wù)隊(duì)列竊取），然后執(zhí)行任務(wù)。

工作線程fork任務(wù)的特點(diǎn)就是調(diào)用線程是工作線程。這個(gè)過(guò)程涉及以下方法：

ForkJoinTask.doExec

WorkQueue.push

任務(wù)提交完成后，F(xiàn)orkJoinPool會(huì)根據(jù)情況創(chuàng)建或喚醒工作線程，以便執(zhí)行任務(wù)。

ForkJoinPool并不會(huì)為每個(gè)任務(wù)都創(chuàng)建工作線程，而是根據(jù)實(shí)際情況（構(gòu)造線程池時(shí)的參數(shù)）確定是喚醒已有空閑工作線程，還是新建工作線程。這個(gè)過(guò)程還是涉及任務(wù)隊(duì)列的綁定、工作線程的注銷等過(guò)程：

ForkJoinPool.signalWork

ForkJoinPool.tryAddWorker

ForkJoinPool.createWorker

ForkJoinWorkerThread.registerWorker

ForkJoinPool.deregisterWorker

任務(wù)入隊(duì)后，由工作線程開(kāi)始執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程涉及任務(wù)竊取、工作線程等待等過(guò)程：

ForkJoinWorkerThread.run

ForkJoinPool.runWorker

ForkJoinPool.scan

ForkJoinPool.runTask

ForkJoinTask.doExec

ForkJoinPool.execLocalTasks

ForkJoinPool.awaitWork

任務(wù)結(jié)果一般通過(guò)ForkJoinTask的join方法獲得，其主要流程如下圖：

任務(wù)結(jié)果獲取的核心涉及兩點(diǎn)：

互助竊取：ForkJoinPool.helpStealer

算力補(bǔ)償：ForkJoinPool.tryCompensate

通過(guò)第二部分，大致了解了F/J框架調(diào)度任務(wù)的流程，我們來(lái)看下源碼實(shí)現(xiàn)。

①外部提交任務(wù)

我們通過(guò)ForkJoinPool的submit(ForkJoinTask task)方法來(lái)看下這個(gè)過(guò)程（其它提交任務(wù)的方法內(nèi)部調(diào)用幾乎一樣，不再贅述）：

public  ForkJoinTask submit(ForkJoinTask task) {
    if (task == null)
        throw new NullPointerException();
    externalPush(task);
    return task;
}

ForkJoinPool.submit內(nèi)部調(diào)用了externalPush方法：

final void externalPush(ForkJoinTask task) {
    WorkQueue[] ws;
    WorkQueue q;
    int m;
    int r = ThreadLocalRandom.getProbe();
    int rs = runState;

    // m & r & SQMASK必為偶數(shù)，所以通過(guò)externalPush方法提交的任務(wù)都添加到了偶數(shù)索引的任務(wù)隊(duì)列中（沒(méi)有綁定的工作線程）
    if ((ws = workQueues) != null && (m = (ws.length - 1)) >= 0 &&
        (q = ws[m & r & SQMASK]) != null && r != 0 && rs > 0 &&
        U.compareAndSwapInt(q, QLOCK, 0, 1)) {
        ForkJoinTask[] a;
        int am, n, s;
        if ((a = q.array) != null &&
            (am = a.length - 1) > (n = (s = q.top) - q.base)) {
            int j = ((am & s) << ASHIFT) + ABASE;
            U.putOrderedObject(a, j, task);
            U.putOrderedInt(q, QTOP, s + 1);
            U.putIntVolatile(q, QLOCK, 0);
            if (n <= 1)                 // 隊(duì)列里只有一個(gè)任務(wù)
                signalWork(ws, q);      // 創(chuàng)建或激活一個(gè)工作線程
            return;
        }
        U.compareAndSwapInt(q, QLOCK, 1, 0);
    }

    // 未命中任務(wù)隊(duì)列時(shí)（WorkQueue == null 或 WorkQueue[i] == null），會(huì)進(jìn)入該方法
    externalSubmit(task);
}

當(dāng)我們首次創(chuàng)建了ForkJoinPool時(shí)，任務(wù)隊(duì)列數(shù)組并沒(méi)有初始化，只有當(dāng)首次提交任務(wù)時(shí)，才會(huì)初始化。

externalPush方法包含兩部分：

根據(jù)線程隨機(jī)變量、任務(wù)隊(duì)列數(shù)組信息，計(jì)算命中槽（即本次提交的任務(wù)應(yīng)該添加到任務(wù)隊(duì)列數(shù)組中的哪個(gè)隊(duì)列），如果命中且隊(duì)列中任務(wù)數(shù)<1，則創(chuàng)建或激活一個(gè)工作線程；

否則，調(diào)用externalSubmit初始化隊(duì)列，并入隊(duì)。

/**
 * 完整版本的externalPush.
 * 處理線程池提交任務(wù)時(shí)未命中隊(duì)列的情況和異常情況.
 */
private void externalSubmit(ForkJoinTask task) {
    int r;                                    // 線程相關(guān)的隨機(jī)數(shù)
    if ((r = ThreadLocalRandom.getProbe()) == 0) {
        ThreadLocalRandom.localInit();
        r = ThreadLocalRandom.getProbe();
    }

    for (; ; ) {
        WorkQueue[] ws;
        WorkQueue q;
        int rs, m, k;
        boolean move = false;

        // CASE1: 線程池已關(guān)閉
        if ((rs = runState) < 0) {
            tryTerminate(false, false);     // help terminate
            throw new RejectedExecutionException();
        }
        // CASE2: 初始化線程池
        else if ((rs & STARTED) == 0 ||     // initialize
            ((ws = workQueues) == null || (m = ws.length - 1) < 0)) {
            int ns = 0;
            rs = lockRunState();
            try {
                if ((rs & STARTED) == 0) {
                    U.compareAndSwapObject(this, STEALCOUNTER, null,
                        new AtomicLong());

                    // 初始化工作隊(duì)列數(shù)組, 數(shù)組大小必須為2的冪次
                    int p = config & SMASK;
                    int n = (p > 1) ? p - 1 : 1;
                    n |= n >>> 1;
                    n |= n >>> 2;
                    n |= n >>> 4;
                    n |= n >>> 8;
                    n |= n >>> 16;
                    n = (n + 1) << 1;
                    workQueues = new WorkQueue[n];
                    ns = STARTED;   // 線程池狀態(tài)轉(zhuǎn)化為STARTED
                }
            } finally {
                unlockRunState(rs, (rs & ~RSLOCK) | ns);
            }
        }
        // CASE3: 入隊(duì)任務(wù)
        else if ((q = ws[k = r & m & SQMASK]) != null) {
            if (q.qlock == 0 && U.compareAndSwapInt(q, QLOCK, 0, 1)) {
                ForkJoinTask[] a = q.array;
                int s = q.top;
                boolean submitted = false; // initial submission or resizing
                try {                      // locked version of push
                    if ((a != null && a.length > s + 1 - q.base) ||
                        (a = q.growArray()) != null) {
                        int j = (((a.length - 1) & s) << ASHIFT) + ABASE;
                        U.putOrderedObject(a, j, task);
                        U.putOrderedInt(q, QTOP, s + 1);
                        submitted = true;
                    }
                } finally {
                    U.compareAndSwapInt(q, QLOCK, 1, 0);
                }
                if (submitted) {
                    signalWork(ws, q);
                    return;
                }
            }
            move = true;                   // move on failure
        }
        // CASE4: 創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)隊(duì)列
        else if (((rs = runState) & RSLOCK) == 0) {
            q = new WorkQueue(this, null);
            q.hint = r;
            q.config = k | SHARED_QUEUE;        // k為任務(wù)隊(duì)列在隊(duì)列數(shù)組中的索引: k == r & m & SQMASK, 在CASE3的IF判斷中賦值
            q.scanState = INACTIVE;             // 任務(wù)隊(duì)列狀態(tài)為INACTIVE
            rs = lockRunState();
            if (rs > 0 && (ws = workQueues) != null &&
                k < ws.length && ws[k] == null)
                ws[k] = q;                 // else terminated
            unlockRunState(rs, rs & ~RSLOCK);
        } else
            move = true;                   // move if busy
        if (move)
            r = ThreadLocalRandom.advanceProbe(r);
    }
}

externalSubmit方法的邏輯很清晰，一共分為4種情況：

CASE1：線程池已經(jīng)關(guān)閉，則執(zhí)行終止操作，并拒絕該任務(wù)的提交；

CASE2：線程池未初始化，則進(jìn)行初始化，主要就是初始化任務(wù)隊(duì)列數(shù)組；

CASE3：命中了任務(wù)隊(duì)列，則將任務(wù)入隊(duì)，并嘗試創(chuàng)建/喚醒一個(gè)工作線程（Worker）；

CASE4：未命中任務(wù)隊(duì)列，則在偶數(shù)索引處創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)隊(duì)列

②工作線程fork任務(wù)

工作線程fork的任務(wù)其實(shí)就是子任務(wù)，ForkJoinTask.fork方法完成。

看下ForkJoinTask.fork方法，當(dāng)調(diào)用線程為工作線程時(shí)，直接添加到其自身隊(duì)列中：

public final ForkJoinTask fork() {
    Thread t;
    if ((t = Thread.currentThread()) instanceof ForkJoinWorkerThread)   // 如果調(diào)用線程為【工作線程】
        ((ForkJoinWorkerThread) t).workQueue.push(this);           // 直接添加到線程的自身隊(duì)列中
    else
        ForkJoinPool.common.externalPush(this);                    // 外部（其它線程）提交的任務(wù)
    return this;
}

WorkQueue.push方法，任務(wù)存入自身隊(duì)列的棧頂（top）：

final void push(ForkJoinTask task) {
    ForkJoinTask[] a;
    ForkJoinPool p;
    int b = base, s = top, n;
    if ((a = array) != null) {    // ignore if queue removed
        int m = a.length - 1;     // fenced write for task visibility
        U.putOrderedObject(a, ((m & s) << ASHIFT) + ABASE, task);
        U.putOrderedInt(this, QTOP, s + 1);       // 任務(wù)存入棧頂(top+1)
        if ((n = s - b) <= 1) {
            if ((p = pool) != null)
                p.signalWork(p.workQueues, this);   // 喚醒或創(chuàng)建一個(gè)工作線程
        } else if (n >= m)
            growArray();            // 擴(kuò)容
    }
}

如果當(dāng)前 WorkQueue 為新建的等待隊(duì)列（top - base <= 1），則調(diào)用signalWork方法為當(dāng)前 WorkQueue 新建或喚醒一個(gè)工作線程；
如果 WorkQueue 中的任務(wù)數(shù)組容量過(guò)小，則調(diào)用growArray方法對(duì)其進(jìn)行兩倍擴(kuò)容，

從流程圖可以看出，任務(wù)提交后，會(huì)調(diào)用signalWork方法創(chuàng)建或喚醒一個(gè)工作線程，該方法的核心其實(shí)就兩個(gè)分支：

工作線程數(shù)不足：創(chuàng)建一個(gè)工作線程；

工作線程數(shù)足夠：?jiǎn)拘岩粋€(gè)空閑（阻塞）的工作線程。

/**
 * 嘗試創(chuàng)建或喚醒一個(gè)工作線程.
 *
 * @param ws 任務(wù)隊(duì)列數(shù)組
 * @param q  當(dāng)前操作的任務(wù)隊(duì)列WorkQueue
 */
final void signalWork(WorkQueue[] ws, WorkQueue q) {
    long c;
    int sp, i;
    WorkQueue v;
    Thread p;
    while ((c = ctl) < 0L) {                       // too few active
        // CASE1: 工作線程數(shù)不足
        if ((sp = (int) c) == 0) {
            if ((c & ADD_WORKER) != 0L)
                tryAddWorker(c);                    // 增加工作線程
            break;
        }

        // CASE2: 存在空閑工作線程，則喚醒
        if (ws == null)                            // unstarted/terminated
            break;
        if (ws.length <= (i = sp & SMASK))         // terminated
            break;
        if ((v = ws[i]) == null)                   // terminating
            break;
        int vs = (sp + SS_SEQ) & ~INACTIVE;        // next scanState
        int d = sp - v.scanState;                  // screen CAS
        long nc = (UC_MASK & (c + AC_UNIT)) | (SP_MASK & v.stackPred);
        if (d == 0 && U.compareAndSwapLong(this, CTL, c, nc)) {
            v.scanState = vs;                      // activate v
            if ((p = v.parker) != null)
                U.unpark(p);
            break;
        }
        if (q != null && q.base == q.top)          // no more work
            break;
    }
}

先來(lái)看創(chuàng)建工作線程的方法tryAddWorker，其實(shí)就是設(shè)置下字段值（活躍/總工作線程池?cái)?shù)），然后調(diào)用createWorker真正創(chuàng)建一個(gè)工作線程：

private void tryAddWorker(long c) {
    boolean add = false;
    do {

        // 設(shè)置活躍工作線程數(shù)、總工作線程池?cái)?shù)
        long nc = ((AC_MASK & (c + AC_UNIT)) |
            (TC_MASK & (c + TC_UNIT)));
        if (ctl == c) {
            int rs, stop;                 // check if terminating
            if ((stop = (rs = lockRunState()) & STOP) == 0)
                add = U.compareAndSwapLong(this, CTL, c, nc);
            unlockRunState(rs, rs & ~RSLOCK);
            if (stop != 0)
                break;

            // 創(chuàng)建工作線程
            if (add) {
                createWorker();
                break;
            }
        }
    } while (((c = ctl) & ADD_WORKER) != 0L && (int) c == 0);
}
?
private boolean createWorker() {
    ForkJoinWorkerThreadFactory fac = factory;
    Throwable ex = null;
    ForkJoinWorkerThread wt = null;
    try {
        
        // 使用線程池工廠創(chuàng)建線程
        if (fac != null && (wt = fac.newThread(this)) != null) {
            wt.start();     // 啟動(dòng)線程
            return true;
        }
    } catch (Throwable rex) {
        ex = rex;
    }
    
    // 創(chuàng)建出現(xiàn)異常，則注銷該工作線程
    deregisterWorker(wt, ex);
    return false;
}

如果創(chuàng)建過(guò)程中出現(xiàn)異常，則調(diào)用deregisterWorker注銷線程：

final void deregisterWorker(ForkJoinWorkerThread wt, Throwable ex) {
    WorkQueue w = null;
    // 1.移除workQueue
    if (wt != null && (w = wt.workQueue) != null) {     // 獲取ForkJoinWorkerThread的等待隊(duì)列
        WorkQueue[] ws;                           
        int idx = w.config & SMASK;                     // 計(jì)算workQueue索引
        int rs = lockRunState();                        // 獲取runState鎖和當(dāng)前池運(yùn)行狀態(tài)
        if ((ws = workQueues) != null && ws.length > idx && ws[idx] == w)
            ws[idx] = null;                             // 移除workQueue
        unlockRunState(rs, rs & ~RSLOCK);   // 解除runState鎖
    }
    // 2.減少CTL數(shù)
    long c;                                       // decrement counts
    do {
    } while (!U.compareAndSwapLong
        (this, CTL, c = ctl, ((AC_MASK & (c - AC_UNIT)) |
            (TC_MASK & (c - TC_UNIT)) |
            (SP_MASK & c))));
    // 3.處理被移除workQueue內(nèi)部相關(guān)參數(shù)
    if (w != null) {
        w.qlock = -1;                             // ensure set
        w.transferStealCount(this);
        w.cancelAll();                            // cancel remaining tasks
    }
    // 4.如果線程未終止，替換被移除的workQueue并喚醒內(nèi)部線程
    for (; ; ) {                                    // possibly replace
        WorkQueue[] ws;
        int m, sp;
        // 嘗試終止線程池
        if (tryTerminate(false, false) || w == null || w.array == null ||
            (runState & STOP) != 0 || (ws = workQueues) == null ||
            (m = ws.length - 1) < 0)              // already terminating
            break;
        // 喚醒被替換的線程，依賴于下一步
        if ((sp = (int) (c = ctl)) != 0) {         // wake up replacement
            if (tryRelease(c, ws[sp & m], AC_UNIT))
                break;
        }
        // 創(chuàng)建工作線程替換
        else if (ex != null && (c & ADD_WORKER) != 0L) {
            tryAddWorker(c);                      // create replacement
            break;
        } else                                      // don"t need replacement
            break;
    }
    // 5.處理異常
    if (ex == null)                               // help clean on way out
        ForkJoinTask.helpExpungeStaleExceptions();
    else                                          // rethrow
        ForkJoinTask.rethrow(ex);
}

deregisterWorker方法用于工作線程運(yùn)行完畢之后終止線程或處理工作線程異常，主要就是清除已關(guān)閉的工作線程或回滾創(chuàng)建線程之前的操作，并把傳入的異常拋給 ForkJoinTask 來(lái)處理。

工作線程在構(gòu)造的過(guò)程中，會(huì)保存線程池信息和與自己綁定的任務(wù)隊(duì)列信息。它通過(guò)ForkJoinPool.registerWorker方法將自己注冊(cè)到線程池中：

protected ForkJoinWorkerThread(ForkJoinPool pool) {
    // Use a placeholder until a useful name can be set in registerWorker
    super("aForkJoinWorkerThread");
    this.pool = pool;
    this.workQueue = pool.registerWorker(this);

}

final WorkQueue registerWorker(ForkJoinWorkerThread wt) {
    UncaughtExceptionHandler handler;
    wt.setDaemon(true);                           // configure thread
    if ((handler = ueh) != null)
        wt.setUncaughtExceptionHandler(handler);

    // 創(chuàng)建一個(gè)工作隊(duì)列, 并于該工作線程綁定
    WorkQueue w = new WorkQueue(this, wt);
    int i = 0;                                    // 記錄隊(duì)列在任務(wù)隊(duì)列數(shù)組中的索引, 始終為奇數(shù)
    int mode = config & MODE_MASK;
    int rs = lockRunState();
    try {
        WorkQueue[] ws;
        int n;
        if ((ws = workQueues) != null && (n = ws.length) > 0) {
            int s = indexSeed += SEED_INCREMENT;  // unlikely to collide
            int m = n - 1;
            i = ((s << 1) | 1) & m;               // 經(jīng)計(jì)算后, i為奇數(shù)
            if (ws[i] != null) {                  // 槽沖突, 即WorkQueue[i]位置已經(jīng)有了任務(wù)隊(duì)列

                // 重新計(jì)算索引i
                int probes = 0;                   // step by approx half n
                int step = (n <= 4) ? 2 : ((n >>> 1) & EVENMASK) + 2;
                while (ws[i = (i + step) & m] != null) {
                    if (++probes >= n) {
                        workQueues = ws = Arrays.copyOf(ws, n <<= 1);
                        m = n - 1;
                        probes = 0;
                    }
                }
            }

            // 設(shè)置隊(duì)列狀態(tài)為SCANNING
            w.hint = s;                           // use as random seed
            w.config = i | mode;
            w.scanState = i;                      // publication fence
            ws[i] = w;
        }
    } finally {
        unlockRunState(rs, rs & ~RSLOCK);
    }
    wt.setName(workerNamePrefix.concat(Integer.toString(i >>> 1)));
    return w;
}

前文講過(guò)，工作線程（Worker）自身的任務(wù)隊(duì)列，其數(shù)組下標(biāo)始終是奇數(shù)，registerWorker方法的主要作用就是在任務(wù)隊(duì)列數(shù)組WorkQueue[]找到一個(gè)空的奇數(shù)位，然后在該位置創(chuàng)建WorkQueue。

至此，線程池的任務(wù)提交工作和工作線程創(chuàng)建工作就全部完成了，接下來(lái)開(kāi)始工作線程的執(zhí)行。

ForkJoinWorkerThread啟動(dòng)后，會(huì)執(zhí)行它的run方法，該方法內(nèi)部調(diào)用了ForkJoinPool.runWorker方法來(lái)執(zhí)行任務(wù)：

public void run() {
    if (workQueue.array == null) {  // only run once
        Throwable exception = null;
        try {
            onStart();              // 鉤子方法
            pool.runWorker(workQueue);
        } catch (Throwable ex) {
            exception = ex;
        } finally {
            try {
                onTermination(exception);
            } catch (Throwable ex) {
                if (exception == null)
                    exception = ex;
            } finally {
                pool.deregisterWorker(this, exception);
            }
        }
    }
}

runWorker方法的核心流程如下：

scan：嘗試獲取一個(gè)任務(wù)；

runTask：執(zhí)行取得的任務(wù)；

awaitWork：沒(méi)有任務(wù)則阻塞。

final void runWorker(WorkQueue w) {
    w.growArray();                   // 初始化任務(wù)隊(duì)列
    int seed = w.hint;               // initially holds randomization hint
    int r = (seed == 0) ? 1 : seed;  // avoid 0 for xorShift
    for (ForkJoinTask t; ; ) {

        // CASE1: 嘗試獲取一個(gè)任務(wù)
        if ((t = scan(w, r)) != null)
            w.runTask(t);                       // 獲取成功, 執(zhí)行任務(wù)
        // CASE2: 獲取失敗, 阻塞等待任務(wù)入隊(duì)
        else if (!awaitWork(w, r))              // 等待失敗, 跳出該方法后, 工作線程會(huì)被注銷
            break;
        r ^= r << 13;
        r ^= r >>> 17;
        r ^= r << 5; // xorshift
    }
}

注意：如果awaitWork返回false，等不到任務(wù)，則跳出runWorker的循環(huán)，回到run中執(zhí)行finally，最后調(diào)用deregisterWorker注銷工作線程。

任務(wù)竊取——scan

private ForkJoinTask scan(WorkQueue w, int r) {
    WorkQueue[] ws;
    int m;
    if ((ws = workQueues) != null && (m = ws.length - 1) > 0 && w != null) {
        int ss = w.scanState;                     // initially non-negative
        for (int origin = r & m, k = origin, oldSum = 0, checkSum = 0; ; ) {
            WorkQueue q;
            ForkJoinTask[] a;
            ForkJoinTask t;
            int b, n;
            long c;

            // 根據(jù)隨機(jī)數(shù)r定位一個(gè)任務(wù)隊(duì)列
            if ((q = ws[k]) != null) {      // 獲取workQueue
                if ((n = (b = q.base) - q.top) < 0 &&
                    (a = q.array) != null) {      // non-empty
                    long i = (((a.length - 1) & b) << ASHIFT) + ABASE;
                    if ((t = ((ForkJoinTask)
                        U.getObjectVolatile(a, i))) != null &&  // 取base位置任務(wù)
                        q.base == b) {

                        // 成功獲取到任務(wù)
                        if (ss >= 0) {
                            if (U.compareAndSwapObject(a, i, t, null)) {
                                q.base = b + 1;         // 更新base位
                                if (n < -1)
                                    signalWork(ws, q);  // 創(chuàng)建或喚醒工作線程來(lái)運(yùn)行任務(wù)
                                return t;
                            }
                        } else if (oldSum == 0 &&   // try to activate
                            w.scanState < 0)
                            tryRelease(c = ctl, ws[m & (int) c], AC_UNIT);  // 喚醒棧頂工作線程
                    }

                    // base位置任務(wù)為空或base位置偏移，隨機(jī)移位重新掃描
                    if (ss < 0)                   // refresh
                        ss = w.scanState;
                    r ^= r << 1;
                    r ^= r >>> 3;
                    r ^= r << 10;
                    origin = k = r & m;           // move and rescan
                    oldSum = checkSum = 0;
                    continue;
                }
                checkSum += b;
            }
            if ((k = (k + 1) & m) == origin) {    // continue until stable
                // 運(yùn)行到這里說(shuō)明已經(jīng)掃描了全部的 workQueues，但并未掃描到任務(wù)
                if ((ss >= 0 || (ss == (ss = w.scanState))) &&
                    oldSum == (oldSum = checkSum)) {
                    if (ss < 0 || w.qlock < 0)    // already inactive
                        break;

                    // 對(duì)當(dāng)前WorkQueue進(jìn)行滅活操作
                    int ns = ss | INACTIVE;       // try to inactivate
                    long nc = ((SP_MASK & ns) |
                        (UC_MASK & ((c = ctl) - AC_UNIT)));
                    w.stackPred = (int) c;         // hold prev stack top
                    U.putInt(w, QSCANSTATE, ns);
                    if (U.compareAndSwapLong(this, CTL, c, nc))
                        ss = ns;
                    else
                        w.scanState = ss;         // back out
                }
                checkSum = 0;
            }
        }
    }
    return null;
}

掃描并嘗試偷取一個(gè)任務(wù)。隨機(jī)選擇一個(gè)WorkQueue，獲取base位的 ForkJoinTask，成功取到后更新base位并返回任務(wù)；如果取到的 WorkQueue 中任務(wù)數(shù)大于1，則調(diào)用signalWork創(chuàng)建或喚醒其他工作線程。

阻塞等待——awaitWork

如果scan方法未掃描到任務(wù)，會(huì)調(diào)用awaitWork等待獲取任務(wù)：

private boolean awaitWork(WorkQueue w, int r) {
    if (w == null || w.qlock < 0)                  // w is terminating
        return false;
    for (int pred = w.stackPred, spins = SPINS, ss; ; ) {
        if ((ss = w.scanState) >= 0)               // 正在掃描，跳出循環(huán)
            break;
        else if (spins > 0) {
            r ^= r << 6;
            r ^= r >>> 21;
            r ^= r << 7;
            if (r >= 0 && --spins == 0) {           // randomize spins
                WorkQueue v;
                WorkQueue[] ws;
                int s, j;
                AtomicLong sc;
                if (pred != 0 && (ws = workQueues) != null &&
                    (j = pred & SMASK) < ws.length &&
                    (v = ws[j]) != null &&          // see if pred parking
                    (v.parker == null || v.scanState >= 0))
                    spins = SPINS;                  // continue spinning
            }
        } else if (w.qlock < 0)                     // 當(dāng)前workQueue已經(jīng)終止，返回false recheck after spins
            return false;
        else if (!Thread.interrupted()) {           // 判斷線程是否被中斷，并清除中斷狀態(tài)
            long c, prevctl, parkTime, deadline;
            int ac = (int) ((c = ctl) >> AC_SHIFT) + (config & SMASK);      // 活躍線程數(shù)
            if ((ac <= 0 && tryTerminate(false, false)) ||      // 無(wú)active線程，嘗試終止
                (runState & STOP) != 0)             // pool terminating
                return false;
            if (ac <= 0 && ss == (int) c) {         // is last waiter
                // 計(jì)算活躍線程數(shù)（高32位）并更新為下一個(gè)棧頂?shù)膕canState（低32位）
                prevctl = (UC_MASK & (c + AC_UNIT)) | (SP_MASK & pred);
                int t = (short) (c >>> TC_SHIFT);   // shrink excess spares
                if (t > 2 && U.compareAndSwapLong(this, CTL, c, prevctl))//總線程過(guò)量
                    return false;                   // else use timed wait
                // 計(jì)算空閑超時(shí)時(shí)間
                parkTime = IDLE_TIMEOUT * ((t >= 0) ? 1 : 1 - t);
                deadline = System.nanoTime() + parkTime - TIMEOUT_SLOP;
            } else
                prevctl = parkTime = deadline = 0L;
            Thread wt = Thread.currentThread();
            U.putObject(wt, PARKBLOCKER, this);     // emulate LockSupport
            w.parker = wt;                              // 設(shè)置parker，準(zhǔn)備阻塞
            if (w.scanState < 0 && ctl == c)            // recheck before park
                U.park(false, parkTime);             // 阻塞指定的時(shí)間

            U.putOrderedObject(w, QPARKER, null);
            U.putObject(wt, PARKBLOCKER, null);
            if (w.scanState >= 0)                       // 正在掃描，說(shuō)明等到任務(wù)，跳出循環(huán)
                break;
            if (parkTime != 0L && ctl == c &&
                deadline - System.nanoTime() <= 0L &&
                U.compareAndSwapLong(this, CTL, c, prevctl))    // 未等到任務(wù)，更新ctl，返回false
                return false;                                      // shrink pool
        }
    }
    return true;
}

任務(wù)執(zhí)行——runTask

竊取到任務(wù)后，調(diào)用WorkQueue.runTask方法執(zhí)行任務(wù)：

final void runTask(ForkJoinTask task) {
    if (task != null) {
        scanState &= ~SCANNING;             // mark as busy
        (currentSteal = task).doExec();     // 更新currentSteal并執(zhí)行任務(wù)
        U.putOrderedObject(this, QCURRENTSTEAL, null); // release for GC
        execLocalTasks();                   // 依次執(zhí)行本地任務(wù)
        ForkJoinWorkerThread thread = owner;
        if (++nsteals < 0)                  // collect on overflow
            transferStealCount(pool);       // 增加偷取任務(wù)數(shù)
        scanState |= SCANNING;
        if (thread != null)
            thread.afterTopLevelExec();     // 執(zhí)行鉤子函數(shù)
    }
}

1.首先調(diào)用FutureTask.deExec()執(zhí)行任務(wù)，其內(nèi)部會(huì)調(diào)用FutureTask.exec()方法，該方法為抽象方法，由子類實(shí)現(xiàn)。

子類實(shí)現(xiàn)該方法時(shí)，一般會(huì)進(jìn)行fork，導(dǎo)致生成子任務(wù)，并最終添加到調(diào)用線程自身地任務(wù)隊(duì)列中：

final int doExec() {
    int s;
    boolean completed;
    if ((s = status) >= 0) {
        try {
            completed = exec();     // exec為抽象方法, 由子類實(shí)現(xiàn)
        } catch (Throwable rex) {
            return setExceptionalCompletion(rex);
        }
        if (completed)
            s = setCompletion(NORMAL);
    }
    return s;
}

2.除了執(zhí)行竊取到的任務(wù)，工作線程還會(huì)執(zhí)行自己隊(duì)列中的任務(wù)，即WorkQueue.execLocalTasks方法：

final void execLocalTasks() {
    int b = base, m, s;
    ForkJoinTask[] a = array;
    if (b - (s = top - 1) <= 0 && a != null &&
        (m = a.length - 1) >= 0) {
        if ((config & FIFO_QUEUE) == 0) {   // LIFO, 從top -> base 遍歷執(zhí)行任務(wù)
            for (ForkJoinTask t; ; ) {
                if ((t = (ForkJoinTask) U.getAndSetObject
                    (a, ((m & s) << ASHIFT) + ABASE, null)) == null)
                    break;
                U.putOrderedInt(this, QTOP, s);
                t.doExec();
                if (base - (s = top - 1) > 0)
                    break;
            }
        } else  // FIFO,  從base -> top 遍歷執(zhí)行任務(wù)
            pollAndExecAll();
    }

}

構(gòu)建線程池時(shí)的asyncMode參數(shù)，決定了工作線程執(zhí)行自身隊(duì)列中的任務(wù)的方式。如果 asyncMode == true，則以FIFO的方式執(zhí)行任務(wù)；否則，以LIFO的方式執(zhí)行任務(wù)。

ForkJoinTask.join()可以用來(lái)獲取任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。join方法的執(zhí)行邏輯如下：

public final V join() {
    int s;
    if ((s = doJoin() & DONE_MASK) != NORMAL)
        reportException(s);
    return getRawResult();
}

可以看到，內(nèi)部先調(diào)用doJoin方法：

private int doJoin() {
    int s;
    Thread t;
    ForkJoinWorkerThread wt;
    ForkJoinPool.WorkQueue w;
    return (s = status) < 0 ? s :
        ((t = Thread.currentThread()) instanceof ForkJoinWorkerThread) ?
            (w = (wt = (ForkJoinWorkerThread) t).workQueue).tryUnpush(this) && (s = doExec()) < 0 ? s :
                wt.pool.awaitJoin(w, this, 0L) :
            externalAwaitDone();
}

?
doJoin方法會(huì)判斷調(diào)用線程是否是工作線程：

1.如果是非工作線程調(diào)用的join，則最終調(diào)用externalAwaitDone()阻塞等待任務(wù)的完成。

2.如果是工作線程調(diào)用的join，則存在以下情況：

如果需要join的任務(wù)已經(jīng)完成，直接返回運(yùn)行結(jié)果；

如果需要join的任務(wù)剛剛好是當(dāng)前線程所擁有的隊(duì)列的top位置，則立即執(zhí)行它。

如果該任務(wù)不在top位置,則調(diào)用awaitJoin方法等待

關(guān)鍵看下ForkJoinPool.awaitJoin等待過(guò)程中發(fā)生了什么：

final int awaitJoin(WorkQueue w, ForkJoinTask task, long deadline) {
    int s = 0;
    if (task != null && w != null) {
        ForkJoinTask prevJoin = w.currentJoin;   // 獲取給定Worker的join任務(wù)
        U.putOrderedObject(w, QCURRENTJOIN, task);  // 把currentJoin替換為給定任務(wù)
        
        // 判斷是否為CountedCompleter類型的任務(wù)
        CountedCompleter cc = (task instanceof CountedCompleter) ?
            (CountedCompleter) task : null;
        for (; ; ) {
            if ((s = task.status) < 0)              // 已經(jīng)完成|取消|異常 跳出循環(huán)
                break;

            if (cc != null)                         // CountedCompleter任務(wù)由helpComplete來(lái)完成join
                helpComplete(w, cc, 0);
            else if (w.base == w.top || w.tryRemoveAndExec(task))  //嘗試執(zhí)行
                helpStealer(w, task);               // 隊(duì)列為空或執(zhí)行失敗，任務(wù)可能被偷，幫助偷取者執(zhí)行該任務(wù)

            if ((s = task.status) < 0)              // 已經(jīng)完成|取消|異常，跳出循環(huán)
                break;
            
            // 計(jì)算任務(wù)等待時(shí)間
            long ms, ns;
            if (deadline == 0L)
                ms = 0L;
            else if ((ns = deadline - System.nanoTime()) <= 0L)
                break;
            else if ((ms = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(ns)) <= 0L)
                ms = 1L;

            if (tryCompensate(w)) {                         // 執(zhí)行補(bǔ)償操作
                task.internalWait(ms);                      // 補(bǔ)償執(zhí)行成功，任務(wù)等待指定時(shí)間
                U.getAndAddLong(this, CTL, AC_UNIT);     // 更新活躍線程數(shù)
            }
        }
        U.putOrderedObject(w, QCURRENTJOIN, prevJoin);      // 循環(huán)結(jié)束，替換為原來(lái)的join任務(wù)
    }
    return s;
}

ForkJoinPool.awaitJoin方法中有三個(gè)重要方法：

tryRemoveAndExec

helpStealer

tryCompensate

這里說(shuō)下這三個(gè)方法的主要作用，不貼代碼了：

tryRemoveAndExec：

當(dāng)工作線程正在等待join的任務(wù)時(shí)，它會(huì)從top位開(kāi)始自旋向下查找該任務(wù)：

如果找到則移除并執(zhí)行它；

如果找不到，說(shuō)明說(shuō)明任務(wù)可能被偷，則調(diào)用helpStealer方法反過(guò)來(lái)幫助偷取者執(zhí)行它自己的任務(wù)。

helpStealer：

先定位的偷取者的任務(wù)隊(duì)列；

從偷取者的base索引開(kāi)始，每次偷取一個(gè)任務(wù)執(zhí)行。

tryCompensate：

tryCompensate主要用來(lái)補(bǔ)償工作線程因?yàn)樽枞鴮?dǎo)致的算力損失，當(dāng)工作線程自身的隊(duì)列不為空，且還有其它空閑工作線程時(shí)，如果自己阻塞了，則在此之前會(huì)喚醒一個(gè)工作線程。

本章和上一章——Fork/Join框架（1） 原理，從思想、使用、實(shí)現(xiàn)等方面較完整地分析了Fork/Join框架，F(xiàn)ork/Join框架的使用需要根據(jù)實(shí)際情況劃分子任務(wù)的大小。

理解F/J框架需要先從整體上了解框架調(diào)度任務(wù)的流程（參考本章開(kāi)頭的調(diào)度圖），可以自己通過(guò)示例模擬一個(gè)任務(wù)的調(diào)度過(guò)程，然后根據(jù)實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中遇到的問(wèn)題，再去調(diào)試及在相應(yīng)的源碼中查看實(shí)現(xiàn)原理。