Executor框架（二）Executor 与 ExecutorService两个基本接口

一、Executor 接口简介

Executor接口是Executor框架的一个最基本的接口，Executor框架的大部分类都直接或间接地实现了此接口。

只有一个方法

void execute(Runnable command)： 在未来某个时间执行给定的命令。该命令可能在新的线程、已入池的线程或者正调用的线程中执行，这由 Executor 实现决定。

Executor的几种实现原理介绍：

1、 Executor 接口并没有严格地要求执行是异步的。在最简单的情况下，执行程序可以在调用者的线程中立即运行已提交的任务：

 class DirectExecutor implements Executor {
     public void execute(Runnable r) {
         r.run();
     }
 }

2、更常见的是，任务是在某个不是调用者线程的线程中执行的。以下执行程序将为每个任务生成一个新线程。

class ThreadPerTaskExecutor implements Executor {
     public void execute(Runnable r) {
         new Thread(r).start();
     }
 }

3、许多 Executor 实现都对调度任务的方式和时间强加了某种限制。以下执行程序使任务提交与第二个执行程序保持连续，这说明了一个复合执行程序。

 class SerialExecutor implements Executor {
     private final Queue<Runnable> tasks = new ArrayDeque<Runnable>();
     private  final Executor executor;
     Runnable active;
     SerialExecutor(Executor executor) {
         this.executor = executor;
     }
     public synchronized void execute(final Runnable r) {
         tasks.offer(new Runnable() {
             public void run() {
                 try {
                     r.run();
                 } finally {
                     scheduleNext();
                 }
             }
         });
         if (active == null) {
             scheduleNext();
         }
     }
     protected synchronized void scheduleNext() {
         if ((active = tasks.poll()) != null) {
             executor.execute(active);
         }
     }
 }

二、ExecutorService 接口简介

ExecutorService 是一个接口，提供了管理终止的方法，以及可为跟踪一个或多个异步任务执行状况而生成Future 的方法。

ExecutorService 的实现：

三个实现类：AbstractExecutorService（默认实现类） , ScheduledThreadPoolExecutor, ThreadPoolExecutor
Executors 提供了此接口的几种常用实现的工厂方法。

方法摘要

1. 从Executor 接口中继承了不跟踪异步线程，没有返回的 execute 方法：

void execute(Runnable command)：

在未来某个时间执行给定的命令。该命令可能在新的线程、已入池的线程或者正调用的线程中执行，这由 Executor 实现决定。

2. 扩展的跟踪异步线程、返回Future 接口的实现类的方法：

Future<?> submit(Runnable task)：

提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future。该 Future 的 get 方法在成功完成时将会返回 null。

**<T> Future<T> submit(Runnable task,T result)： **

提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future。该 Future 的 get 方法在成功完成时将会返回给定的结果。

<T> Future<T> submit(Callable<T> task)：

提交一个返回值的任务用于执行，返回一个表示任务的未决结果的 Future。该 Future 的 get 方法在成功完成时将会返回该任务的结果。如果想立即阻塞任务的等待，则可以使用 result = exec.submit(aCallable).get(); 形式的构造

<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException:

执行给定的任务，当所有任务完成时，返回保持任务状态和结果的 Future 列表。返回列表的所有元素的 Future.isDone() 为 true。注意，可以正常地或通过抛出异常来终止已完成任务。如果正在进行此操作时修改了给定的 collection，则此方法的结果是不确定的。

<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException：

超时等待，同上。

<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException,ExecutionException：

与 invokeAll的区别是，任务列表里只要有一个任务完成了，就立即返回。而且一旦正常或异常返回后，则取消尚未完成的任务。

<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException：

超时等待，同上。

boolean awaitTermination(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException：

一直等待，直到所有任务完成。请求关闭、发生超时或者当前线程中断，无论哪一个首先发生之后，都将导致阻塞，直到所有任务完成执行，或者超时时间的到来如果此执行程序终止，则返回 true；如果终止前超时期满，则返回 false

3. 管理生命周期

void shutdown()：

启动一次顺序关闭，执行以前提交的任务，但不接受新任务。如果已经关闭，则调用没有其他作用。

List<Runnable> shutdownNow()：

试图停止所有正在执行的活动任务，暂停处理正在等待的任务，并返回等待执行的任务列表。无法保证能够停止正在处理的活动执行任务，但是会尽力尝试。例如，在 ThreadPoolExecutor 中，通过 Thread.interrupt() 来取消典型的实现，所以如果任务无法响应中断，则永远无法终止。

boolean isShutdown()： 如果此执行程序已关闭，则返回 true。

boolean isTerminated()：

如果关闭后所有任务都已完成，则返回 true。注意，除非首先调用 shutdown 或 shutdownNow，否则 isTerminated 永不为 true。

用法示例

下面给出了一个网络服务的简单结构，这里线程池中的线程作为传入的请求。它使用了预先配置的 Executors.newFixedThreadPool(int) 工厂方法：

class NetworkService implements Runnable {
    private final ServerSocket serverSocket;
    private final ExecutorService pool;
    public NetworkService(int port, int poolSize)
        throws IOException {
      serverSocket = new ServerSocket(port);
      pool = Executors.newFixedThreadPool(poolSize);
    }
    public void run() { // run the service
      try {
        for (;;) {
          pool.execute(new Handler(serverSocket.accept()));
        }
      } catch (IOException ex) {
        pool.shutdown();
      }
    }
  }
  class Handler implements Runnable {
    private final Socket socket;
    Handler(Socket socket) { this.socket = socket; }
    public void run() {
      // read and service request on socket
    }
 }

下列方法分两个阶段关闭 ExecutorService。第一阶段调用 shutdown 拒绝传入任务，然后调用 shutdownNow（如有必要）取消所有遗留的任务：

 void shutdownAndAwaitTermination(ExecutorService pool) {
   pool.shutdown(); // Disable new tasks from being submitted
   try {
     // Wait a while for existing tasks to terminate
     if (!pool.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {
       pool.shutdownNow(); // Cancel currently executing tasks
       // Wait a while for tasks to respond to being cancelled
       if (!pool.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS))
           System.err.println("Pool did not terminate");
     }
   } catch (InterruptedException ie) {
     // (Re-)Cancel if current thread also interrupted
     pool.shutdownNow();
     // Preserve interrupt status
     Thread.currentThread().interrupt();
   }
 }

参考文献

《java并发编程的艺术》