前言

在之前閱讀 ThreadPoolExecutor 源碼的時候，發現代碼里用到了一些二進制相關的位運算之類的代碼，看起來有些費勁了，所以現在大概總結了一些筆記，二進制這東西吧，不難，就跟數學一樣，知道規律，計算公式，就賊簡單，就是二進制轉十進制這種自己算起來比較費勁

但現在又不是考試，所以我選擇計算器！！！！

二進制

計算機采用二進制原因：

• 首先，二進位計數制僅用兩個數碼。0和1，所以，任何具有二個不同穩定狀態的元件都可用來表示數的某一位。而在實際上具有兩種明顯穩定狀態的元件很多。例如，氖燈的亮和熄；開關的開和關; 電壓的高和低、正和負；紙帶上的有孔和無孔，電路中的有信號和無信號, 磁性材料的南極和北極等等，不勝枚舉。 利用這些截然不同的狀態來代表數字，是很容易實現的。不僅如此，更重要的是兩種截然不同的狀態不單有量上的差別，而且是有質上的不同。這樣就能大大提高機器的抗干擾能力，提高可靠性。而要找出一個能表示多于二種狀態而且簡單可靠的器件，就困難得多了。
• 其次，二進位計數制的四則運算規則十分簡單。而且四則運算最后都可歸結為加法運算和移位，這樣，電子計算機中的運算器線路也變得十分簡單了。不僅如此，線路簡化了，速度也就可以提高。這也是十進位計數制所不能相比的 。
• 第三，在電子計算機中采用二進制表示數可以節省設備。可 以從理論上證明，用三進位制最省設備，其次就是二進位制。但由于二進位制有包括三進位制在內的其他進位制所沒有的優點，所以大多數電子計算機還是采用二進制。此外，由于二進制中只用二個符號 “ 0” 和“1”，因而可用布爾代數來分析和綜合機器中的邏輯線路。 這為設計電子計算機線路提供了一個很有用的工具。
• 第四，二進制的符號“1”和“0”恰好與邏輯運算中的“對”（true)與“錯”（false）對應，便于計算機進行邏輯運算。

二進制運算

二進制加法有四種情況： 0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10(0 進位為1)

二進制乘法有四種情況： 0×0=0，1×0=0，0×1=0，1×1=1

二進制減法有四種情況：0－0=0，1－0=1，1－1=0，0－1=1

二進制除法有兩種情況(除數只能為1)：0÷1=0，1÷1=1

java中的位運算

Java定義了位運算符，應用于整數類型(int)，長整型(long)，短整型(short)，字符型(char)，和字節型(byte)等類型。

位運算符作用在所有的位上，并且按位運算。假設a = 60，b = 13;它們的二進制格式表示將如下：

A = 0011 1100B = 0000 1101-----------------A & B = 0000 1100A | B = 0011 1101A ^ B = 0011 0001~A = 1100 0011

下表列出了位運算符的基本運算，假設整數變量 A 的值為 60 和變量 B 的值為 13：

操作符描述例子

＆	如果相對應位都是1，則結果為1，否則為0	（A＆B），得到12，即0000 1100
丨	如果相對應位都是 0，則結果為 0，否則為 1	（A 丨B）得到61，即 0011 1101
^	如果相對應位值相同，則結果為0，否則為1	（A ^ B）得到49，即 0011 0001
?	按位取反運算符翻轉操作數的每一位，即0變成1，1變成0。	（?A）得到-61，即1100 0011
<<	按位左移運算符。左操作數按位左移右操作數指定的位數。	A << 2得到240，即 1111 0000
>>	按位右移運算符。左操作數按位右移右操作數指定的位數。	A >> 2得到15即 1111
>>>	按位右移補零操作符。左操作數的值按右操作數指定的位數右移，移動得到的空位以零填充。	A>>>2得到15即0000 1111

測試栗子：

public class BitOperation {public static void main(String[] args) {int a = 60; /* 60 = 0011 1100 */int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */int c = 0;c = a & b; /* 12 = 0000 1100 */System.out.println("a & b = " + c );c = a | b; /* 61 = 0011 1101 */System.out.println("a | b = " + c );c = a ^ b; /* 49 = 0011 0001 */System.out.println("a ^ b = " + c );c = ~a; /*-61 = 1100 0011 */System.out.println("~a = " + c );c = a << 2; /* 240 = 1111 0000 */System.out.println("a << 2 = " + c );c = a >> 2; /* 15 = 1111 */System.out.println("a >> 2 = " + c );c = a >>> 2; /* 15 = 0000 1111 */System.out.println("a >>> 2 = " + c );}}

輸出：

a & b = 12a | b = 61a ^ b = 49~a = -61a << 2 = 240a >> 2 = 15a >>> 2 = 15

ThreadPoolExecutor 源碼分析

AtomicInteger ctl

ctl是主要的控制狀態，是一個復合類型的變量，其中包括了兩個概念。

• workerCount：表示有效的線程數目
• runState：線程池里線程的運行狀態

我們來分析一下跟ctl有關的一些源代碼吧，直接上代碼

private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));//用來表示線程池數量的位數，很明顯是29，Integer.SIZE=32private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;//線程池最大數量，2^29 - 1private static final int CAPACITY = (1 << COUNT_BITS) - 1;// runState is stored in the high-order bits//我們可以看出有5種runState狀態，證明至少需要3位來表示runState狀態//所以高三位就是表示runState了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;// Packing and unpacking ctlprivate static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }

CAPACITY： 線程最大數量

在這里我們講一下這個線程池最大數量的計算吧，因為這里涉及到源碼以及位移之類的操作，我感覺大多數人都還是不太會這個，因為我一開始看的時候也是不太會的。

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

從代碼我們可以看出，是需要1往左移29位，然后再減去1，那個1往左移29位是怎么計算的呢？

1 << COUNT_BITS1的32位2進制是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001左移29位的話就是0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000再進行減一的操作0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111也就是說線程池最大數目就是0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

runState：線程池里線程的運行狀態

正數的原碼、反碼、補碼都是一樣的，在計算機底層，是用補碼來表示的

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;

RUNNING 運行狀態

可以接受新任務并且處理已經在阻塞隊列的任務，高3位全部是1的話，就是RUNNING狀態

-1 << COUNT_BITS這里是-1往左移29位，稍微有點不一樣，-1的話需要我們自己算出補碼來-1的原碼1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001-1的反碼，負數的反碼是將原碼除符號位以外全部取反1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110-1的補碼，負數的補碼就是將反碼+11111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111關鍵了，往左移29位，所以高3位全是1就是RUNNING狀態1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

SHUTDOWN 關閉狀態

不接受新任務，處理已經在阻塞隊列的任務，高3位全是0，就是SHUTDOWN狀態

0 << COUNT_BITS0的表示00000000 00000000 00000000 00000000往左移29位00000000 00000000 00000000 00000000

STOP

不接受新任務，也不處理阻塞隊列里的任務，并且會中斷正在處理的任務，所以高3位是001，就是STOP狀態

1 << COUNT_BITS1的表示00000000 00000000 00000000 00000001往左移29位00100000 00000000 00000000 00000000

TIDYING

所有任務都被中止，workerCount是0，線程狀態轉化為TIDYING并且調用terminated()鉤子方法，所以高3位是010，就是TIDYING狀態

2 << COUNT_BITS2的32位2進制00000000 00000000 00000000 00000010往左移29位01000000 00000000 00000000 00000000

TERMINATED

terminated()鉤子方法已經完成，所以高3位是110，就是TERMINATED狀態

3 << COUNT_BITS3的32位2進制00000000 00000000 00000000 00000011往左移29位11000000 00000000 00000000 00000000

相關方法介紹

runStateOf

實時獲取runState的方法

private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; } ~CAPACITY~是按位取反的意思&是按位與的意思而CAPACITY是，高位3個0，低29位都是1，所以是000 11111 11111111 11111111 11111111取反的話就是111 00000 00000000 00000000 00000000傳進來的c參數與取反的CAPACITY進行按位與操作1、低位29個0進行按位與，還是29個02、高位3個1，即保持c參數的高3位即高位保持原樣，低29位都是0，這也就獲得了線程池的運行狀態runState

workerCountOf

獲取線程池的當前有效線程數目

private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; } CAPACITY的32位2進制是000 11111 11111111 11111111 11111111用入參c跟CAPACITY進行按位與操作1、低29位都是1，所以保留參數c的低29位，也就是有效線程數2、高3位都是0，所以c的高3位也是0這樣獲取出來的便是workerCount的值

ctlOf

原子整型變量ctl的初始化方法

//結合這幾句代碼來看private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; } RUNNING是1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000ctlOf是將rs和wc進行按位或的操作初始化的時候是將RUNNING和0進行按位或0的32位2進制是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000所以初始化的ctl是1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【多线程】ThreadPoolExecutor类源码解析----续（二进制相关运算）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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