Java线程池 ExecutorService

一、ExecutorService介绍

ExecutorService是Java中对线程池定义的一个接口，它java.util.concurrent包中，在这个接口中定义了和后台任务执行相关的方法：

Java API对ExecutorService接口的实现有两个，所以这两个即是Java线程池具体实现类:

1. ThreadPoolExecutor
2. ScheduledThreadPoolExecutor

ExecutorService还继承了Executor接口（注意区分Executor接口和Executors工厂类），这个接口只有一个execute()方法，最后我们看一下整个继承树：

二、ExecutorService的创建

详情见：【https://zhuanlan.zhihu.com/p/65556060】

• 利用Executors（工厂类）创建
  创建一个什么样的ExecutorService的实例（即线程池）需要根据具体应用场景而定，不过Java给我们提供了一个Executors工厂类，它可以帮助我们很方便的创建各种类型ExecutorService线程池，Executors（工厂类）一共可以创建下面这四类线程池：

1. newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
2. newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
3. newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
4. newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

备注：Executors只是一个工厂类，它所有的方法返回的都是ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor这两个类的实例。

• 利用ThreadPoolExecutor 类的构造函数创建（推荐）

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler);
实例：

ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(10, 20, 1,TimeUnit.SECONDS, 
new ArrayBlockingQueue<Runnable>(15),
new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());

三、ExecutorService的使用流程

1、创建ExecutorService 接口的实现对象；
2、执行ExecutorService 接口的方法：

• execute(Runnable)
• submit(Runnable)
• submit(Callable)
• invokeAny(…)
• invokeAll(…)

1、利用匿名内部类实现多线程

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
executorService.execute(new Runnable() {
public void run() {System.out.println("Asynchronous task");
}
});
executorService.shutdown();

2、利用lambda表达式代理匿名内部类

Runnable runnableTask = () -> {try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
};Callable<String> callableTask = () -> {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);return "Task's execution";
};List<Callable<String>> callableTasks = new ArrayList<>();
callableTasks.add(callableTask);
callableTasks.add(callableTask);
callableTasks.add(callableTask);

四、ExecutorService的执行

4.1 execute(Runnable)
这个方法接收一个Runnable实例，并且异步的执行。

executorService.execute(runnableTask);

请看下面的实例：

ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
executorService.execute(new Runnable() {
public void run() {System.out.println("Asynchronous task");
}
});
executorService.shutdown();

这个方法有个问题，就是没有办法获知task的执行结果。如果我们想获得task的执行结果，我们可以传入一个Callable的实例（下面会介绍）。

4.2 submit(Runnable)
submit(Runnable)和execute(Runnable)区别是前者可以返回一个Future对象，通过返回的Future对象，我们可以检查提交的任务是否执行完毕。

Future future = executorService.submit(new Runnable() {
public void run() {System.out.println("Asynchronous task");
}
});
future.get();  //returns null if the task has finished correctly.

如果任务执行完成，future.get()方法会返回一个null。注意，future.get()方法会产生阻塞。

4.3 submit(Callable)
submit(Callable)和submit(Runnable)类似，也会返回一个Future对象，但是除此之外，submit(Callable)接收的是一个Callable的实现，Callable接口中的call()方法有一个返回值，可以返回任务的执行结果，而Runnable接口中的run()方法是void的，没有返回值。

Future future = executorService.submit(callableTask);

请看下面实例：

Future future = executorService.submit(new Callable(){
public Object call() throws Exception {System.out.println("Asynchronous Callable");return "Callable Result";
}
});
System.out.println("future.get() = " + future.get());

如果任务执行完成，future.get()方法会返回Callable任务的执行结果。注意，future.get()方法会产生阻塞。

4.4 invokeAny(…)
invokeAny(…)方法接收的是一个Callable的集合，执行这个方法不会返回Future，但是会返回所有Callable任务中其中一个任务的执行结果。这个方法也无法保证返回的是哪个任务的执行结果，反正是其中的某一个。

String result = executorService.invokeAny(callableTasks);
请看下面实例：

ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();Set<Callable<String>> callables = new HashSet<Callable<String>>();callables.add(new Callable<String>() {
public String call() throws Exception {return "Task 1";
}
});
callables.add(new Callable<String>() {
public String call() throws Exception {return "Task 2";
}
});
callables.add(new Callable<String>() {public String call() throws Exception {return "Task 3";
}
});String result = executorService.invokeAny(callables);
System.out.println("result = " + result);
executorService.shutdown();

大家可以尝试执行上面代码，每次执行都会返回一个结果，并且返回的结果是变化的，可能会返回“Task2”也可是“Task1”或者其它。

4.5 invokeAll(…)
invokeAll(…)与 invokeAny(…)类似也是接收一个Callable集合，但是前者执行之后会返回一个Future的List，其中对应着每个Callable任务执行后的Future对象。

List futures = executorService.invokeAll(callableTasks);
实例：

ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();Set<Callable<String>> callables = new HashSet<Callable<String>>();callables.add(new Callable<String>() {
public String call() throws Exception {return "Task 1";
}
});
callables.add(new Callable<String>() {public String call() throws Exception {return "Task 2";
}
});
callables.add(new Callable<String>() {
public String call() throws Exception {return "Task 3";
}
});List<Future<String>> futures = executorService.invokeAll(callables);for(Future<String> future : futures){
System.out.println("future.get = " + future.get());
}executorService.shutdown();

五、ExecutorService的关闭

当我们使用完成ExecutorService之后应该关闭它，否则它里面的线程会一直处于运行状态。

举个例子，如果的应用程序是通过main()方法启动的，在这个main()退出之后，如果应用程序中的ExecutorService没有关闭，这个应用将一直运行。之所以会出现这种情况，是因为ExecutorService中运行的线程会阻止JVM关闭。

如果要关闭ExecutorService中执行的线程，我们可以调用ExecutorService.shutdown()方法。在调用shutdown()方法之后，ExecutorService不会立即关闭，但是它不再接收新的任务，直到当前所有线程执行完成才会关闭，所有在shutdown()执行之前提交的任务都会被执行。

如果我们想立即关闭ExecutorService，我们可以调用ExecutorService.shutdownNow()方法。这个动作将跳过所有正在执行的任务和被提交还没有执行的任务。但是它并不对正在执行的任务做任何保证，有可能它们都会停止，也有可能执行完成。

六、Future的使用

Future接口表示一个可能还没有完成的异步任务的结果，针对这个结果可以添加Callback以便在任务执行成功或失败后作出相应的操作。
submit() 方法和 invokeAll() 方法返回一个 Future 接口的对象或 Future 类型的对象集合。这些 Future 接口的对象允许我们获取任务执行的结果或检查任务的状态 ( 是正在运行还是执行完毕 ）。
主要方法：

get（）方法可以当任务结束后返回一个结果，如果调用时，工作还没有结束，则会阻塞线程，直到任务执行完毕
get（long timeout,TimeUnit unit）因为 get() 方法是阻塞的，而且并不知道要阻塞多长时间。因此可能导致应用程序的性能降低。如果结果数据并不重要，那么我们可以使用超时机制来避免长时间阻塞。
cancel（boolean mayInterruptIfRunning）方法可以用来停止一个任务，如果任务可以停止（通过mayInterruptIfRunning来进行判断），则可以返回true,如果任务已经完成或者已经停止，或者这个任务无法停止，则会返回false.
isDone（）方法判断当前方法是否完成
isCancel（）方法判断当前方法是否取消

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