Java 并发：Executors 和线程池

让我们开始来从入门了解一下 Java 的并发编程。

本文主要介绍如何开始创建线程以及管理线程池，在 Java 语言中，一个最简单的线程如下代码所示：

Runnable runnable = new Runnable(){
   public void run(){
      System.out.println("Run");
   }
}

可通过下面一行代码来启动这个线程：

new Thread(runnable).start();

这是一个再简单不过的例子了，但如果你有许多需要长时间运行的任务同时执行，并需要等所有的这些线程都执行完毕，还想得到一个返回值，那么这就有点小小难度了。但 Java 已经有解决方案给你，那就是 Executors ，一个简单的类可以让你创建线程池和线程工厂。

一个线程池使用类 ExecutorService 的实例来表示，通过 ExecutorService 你可以提交任务，并进行调度执行。下面列举一些你可以通过 Executors 类来创建的线程池的类型：

• Single Thread Executor : 只有一个线程的线程池，因此所有提交的任务是顺序执行，代码：Executors.newSingleThreadExecutor()
• Cached Thread Pool : 线程池里有很多线程需要同时执行，老的可用线程将被新的任务触发重新执行，如果线程超过60秒内没执行，那么将被终止并从池中删除，代码：Executors.newCachedThreadPool()
• Fixed Thread Pool : 拥有固定线程数的线程池，如果没有任务执行，那么线程会一直等待，代码：Executors.newFixedThreadPool()
• Scheduled Thread Pool : 用来调度即将执行的任务的线程池，代码：Executors.newScheduledThreadPool()
• Single Thread Scheduled Pool : 只有一个线程，用来调度执行将来的任务，代码：Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()

一旦你创建了一个线程池，你就可以往池中通过不同的方法提交执行任务，可提交 Runnable 或者 Callable 到线程池中，该方法返回一个 Future 实例表示任务的状态，如果你提交一个 Runnable ，那么如果任务完成后 Future 对象返回 null。

例如，你编写下面的 Callable：

private final class StringTask extends Callable<String>{
   public String call(){
      //Long operations
 
      return "Run";
   }
}

如果你想使用4个线程来执行这个任务10次，那么代码如下：

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);
 
for(int i = 0; i < 10; i++){
   pool.submit(new StringTask());
}

但你必须手工的关闭线程池来结束所有池中的线程：

pool.shutdown();

如果你不这么做，JVM 并不会去关闭这些线程；另外你可以使用 shutdownNow() 的方法来强制关闭线程池，那么执行中的线程也会被中断，所有尚未被执行的任务也将不会再执行。

但这个例子中，你无法获取任务的执行状态，因此我们需要借助 Future 对象：

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);
 
List<Future<String>> futures = new ArrayList<Future<String>>(10);
 
for(int i = 0; i < 10; i++){
   futures.add(pool.submit(new StringTask()));
}
 
for(Future<String> future : futures){
   String result = future.get();
 
   //Compute the result
}
 
pool.shutdown();

不过这段代码稍微有点复杂，而且有不足的地方。如果第一个任务耗费非常长的时间来执行，然后其他的任务都早于它结束，那么当前线程就无法在第一个任务结束之前获得执行结果，但是别着急，Java 为你提供了解决方案——CompletionService。

一个 CompletionService 就是一个服务，用以简化等待任务的执行结果，实现的类是 ExecutorCompletionService，该类基于 ExecutorService，因此我们可试试下面的代码：

ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);
CompletionService<String> pool = new ExecutorCompletionService<String>(threadPool);
 
for(int i = 0; i < 10; i++){
   pool.submit(new StringTask());
}
 
for(int i = 0; i < 10; i++){
   String result = pool.take().get();
 
   //Compute the result
}
 
threadPool.shutdown();

通过这段代码，我们可以根据执行结束的顺序获取对应的结果，而无需维护一个 Future 对象的集合。

这就是本文的全部，通过 Java 为我们提供的各种工具，可以方便的进行多任务的编程，通过使用 Executors、ExecutorService 以及 CompletionService 等工具类，我们可以创建复杂的并行任务执行算法，而且可以轻松改变线程数。

希望这篇短文能有助于你对并发编程的理解。