ExecutorService 的理解与使用

Posted 2020-09-13 gxz_sw

接口 Java.util.concurrent.ExecutorService 表述了异步执行的机制，并且可以让任务在后台执行。壹個 ExecutorService 实例因此特别像壹個线程池。事实上，在 java.util.concurrent 包中的 ExecutorService 的实现就是壹個线程池的实现。

ExecutorService 样例

这里有壹個简单的使用Java 实现的 ExectorService 样例：

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1. ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);  
2.   
3. executorService.execute(new Runnable() {  
4.     public void run() {  
5.         System.out.println("Asynchronous task");  
6.     }  
7. });  
8.   
9. executorService.shutdown();  

首先使用 newFixedThreadPool() 工厂方法创建壹個 ExecutorService ，上述代码创建了壹個可以容纳10個线程任务的线程池。其次，向 execute() 方法中传递壹個异步的 Runnable 接口的实现，这样做会让 ExecutorService 中的某個线程执行这個 Runnable 线程。

任务的委托（Task Delegation）

下方展示了一个线程的把任务委托异步执行的ExecutorService的示意图。

壹旦线程把任务委托给 ExecutorService，该线程就会继续执行与运行任务无关的其它任务。

ExecutorService 的实现

由于 ExecutorService 只是壹個接口，你壹量需要使用它，那麽就需要提供壹個该接口的实现。ExecutorService 接口在 java.util.concurrent 包中有如下实现类：

• ThreadPoolExecutor

• ScheduledThreadPoolExecutor

创建壹個 ExecutorService

你可以根据自己的需要来创建壹個 ExecutorService ，也可以使用 Executors 工厂方法来创建壹個 ExecutorService 实例。这里有几個创建 ExecutorService 的例子：

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1. ExecutorService executorService1 = Executors.newSingleThreadExecutor();  
2. ExecutorService executorService2 = Executors.newFixedThreadPool(10);  
3. ExecutorService executorService3 = Executors.newScheduledThreadPool(10);  

 

ExecutorService 使用方法

这里有几种不同的方式让你将任务委托给壹個 ExecutorService：

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1. execute(Runnable)  
2. submit(Runnable)  
3. submit(Callable)  
4. invokeAny(...)  
5. invokeAll(...)  

我会在接下来的内容里把每個方法都看壹遍。

 

execute(Runnable)

方法 execute(Runnable) 接收壹個 java.lang.Runnable 对象作为参数，并且以异步的方式执行它。如下是壹個使用 ExecutorService 执行 Runnable 的例子：

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1. ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();  
2.   
3. executorService.execute(new Runnable() {  
4.     public void run() {  
5.         System.out.println("Asynchronous task");  
6.     }  
7. });  
8.       
9. executorService.shutdown();  

使用这种方式没有办法获取执行 Runnable 之后的结果，如果你希望获取运行之后的返回值，就必须使用 接收 Callable 参数的 execute() 方法，后者将会在下文中提到。

 

submit(Runnable)

方法 submit(Runnable) 同样接收壹個 Runnable 的实现作为参数，但是会返回壹個 Future 对象。这個 Future 对象可以用于判断 Runnable 是否结束执行。如下是壹個 ExecutorService 的 submit() 方法的例子：

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1. Future future = executorService.submit(new Runnable() {  
2.     public void run() {  
3.         System.out.println("Asynchronous task");  
4.     }  
5. });  
6. //如果任务结束执行则返回 null  
7. System.out.println("future.get()=" + future.get());  

 

submit(Callable)

方法 submit(Callable) 和方法 submit(Runnable) 比较类似，但是区别则在于它们接收不同的参数类型。Callable 的实例与 Runnable 的实例很类似，但是 Callable 的 call() 方法可以返回壹個结果。方法 Runnable.run() 则不能返回结果。

Callable 的返回值可以从方法 submit(Callable) 返回的 Future 对象中获取。如下是壹個 ExecutorService Callable 的样例：

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1. Future future = executorService.submit(new Callable(){  
2.     public Object call() throws Exception {  
3.         System.out.println("Asynchronous Callable");  
4.         return "Callable Result";  
5.     }  
6. });  
7.   
8. System.out.println("future.get() = " + future.get());  

上述样例代码会输出如下结果：

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1. ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();  
2.   
3. Set<Callable<String>> callables = new HashSet<Callable<String>>();  
4.   
5. callables.add(new Callable<String>() {  
6.     public String call() throws Exception {  
7.         return "Task 1";  
8.     }  
9. });  
10. callables.add(new Callable<String>() {  
11.     public String call() throws Exception {  
12.         return "Task 2";  
13.     }  
14. });  
15. callables.add(new Callable<String>() {  
16.     public String call() throws Exception {  
17.         return "Task 3";  
18.     }  
19. });  
20.   
21. String result = executorService.invokeAny(callables);  
22.   
23. System.out.println("result = " + result);  
24.   
25. executorService.shutdown();  

 

inVokeAny()

方法 invokeAny() 接收壹個包含 Callable 对象的集合作为参数。调用该方法不会返回 Future 对象，而是返回集合中某壹個 Callable 对象的结果，而且无法保证调用之后返回的结果是哪壹個 Callable，只知道它是这些 Callable 中壹個执行结束的 Callable 对象。
如果壹個任务运行完毕或者抛出异常，方法会取消其它的 Callable 的执行。
以下是壹個样例：

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1. ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();  
2.   
3. Set<Callable<String>> callables = new HashSet<Callable<String>>();  
4.   
5. callables.add(new Callable<String>() {  
6.     public String call() throws Exception {  
7.         return "Task 1";  
8.     }  
9. });  
10. callables.add(new Callable<String>() {  
11.     public String call() throws Exception {  
12.         return "Task 2";  
13.     }  
14. });  
15. callables.add(new Callable<String>() {  
16.     public String call() throws Exception {  
17.         return "Task 3";  
18.     }  
19. });  
20.   
21. String result = executorService.invokeAny(callables);  
22.   
23. System.out.println("result = " + result);  
24.   
25. executorService.shutdown();  

以上样例代码会打印出在给定的集合中的某壹個 Callable 的返回结果。我尝试运行了几次，结果都在改变。有时候返回结果是"Task 1"，有时候是"Task 2"，等等。

 

invokeAll()

方法 invokeAll() 会调用存在于参数集合中的所有 Callable 对象，并且返回壹個包含 Future 对象的集合，你可以通过这個返回的集合来管理每個 Callable 的执行结果。
需要注意的是，任务有可能因为异常而导致运行结束，所以它可能并不是真的成功运行了。但是我们没有办法通过 Future 对象来了解到这個差异。
以下是壹個代码样例：

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1. ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();  
2.   
3. Set<Callable<String>> callables = new HashSet<Callable<String>>();  
4.   
5. callables.add(new Callable<String>() {  
6.     public String call() throws Exception {  
7.         return "Task 1";  
8.     }  
9. });  
10. callables.add(new Callable<String>() {  
11.     public String call() throws Exception {  
12.         return "Task 2";  
13.     }  
14. });  
15. callables.add(new Callable<String>() {  
16.     public String call() throws Exception {  
17.         return "Task 3";  
18.     }  
19. });  
20.   
21. String result = executorService.invokeAny(callables);  
22.   
23. System.out.println("result = " + result);  
24.   
25. executorService.shutdown();  

 

ExecuteService 服务的关闭

当使用 ExecutorService 完毕之后，我们应该关闭它，这样才能保证线程不会继续保持运行状态。 
举例来说，如果你的程序通过 main() 方法启动，并且主线程退出了你的程序，如果你还有壹個活动的 ExecutorService 存在于你的程序中，那么程序将会继续保持运行状态。存在于 ExecutorService 中的活动线程会阻止Java虚拟机关闭。
为了关闭在 ExecutorService 中的线程，你需要调用 shutdown() 方法。ExecutorService 并不会马上关闭，而是不再接收新的任务，壹但所有的线程结束执行当前任务，ExecutorServie 才会真的关闭。所有在调用 shutdown() 方法之前提交到 ExecutorService 的任务都会执行。
如果你希望立即关闭 ExecutorService，你可以调用 shutdownNow() 方法。这個方法会尝试马上关闭所有正在执行的任务，并且跳过所有已经提交但是还没有运行的任务。但是对于正在执行的任务，是否能够成功关闭它是无法保证的，有可能他们真的被关闭掉了，也有可能它会壹直执行到任务结束。这是壹個最好的尝试。