Java线程池 ExecutorService

简介: 本篇主要涉及到的是java.util.concurrent包中的ExecutorService。ExecutorService就是Java中对线程池的实现。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: Jav
本篇主要涉及到的是java.util.concurrent包中的ExecutorService。ExecutorService就是Java中对线程池的实现。

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:
这里写图片描述

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(详细了解这两个实现类,点击这里):

1. ThreadPoolExecutor
2. ScheduledThreadPoolExecutor

除此之外,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:
这里写图片描述

二、ExecutorService的创建

创建一个什么样的ExecutorService的实例(即线程池)需要g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ThreadPoolExecutorScheduledThreadPoolExecutor这两个类的实例。

三、ExecutorService的使用

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

executorService.execute(new Runnable() {
public void run() {
    System.out.println("Asynchronous task");
}
});

executorService.shutdown();

四、ExecutorService的执行

ExecutorService有如下几个执行方法:

- execute(Runnable)
- submit(Runnable)
- submit(Callable)
- invokeAny(...)
- invokeAll(...)

4.1 execute(Runnable)

这个方法接收一个Runnable实例,并且异步的执行,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)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,请看下面执行的例子:

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)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。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。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(...)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。情况下面这个实例:

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。


关于Java线程池类ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor及Executors工厂类更详细介绍,点击这里

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