java多線程之Executor 與 ExecutorService兩個基本接口

一、Executor 接口簡介

　　Executor接口是Executor框架的一個最基本的接口，Executor框架的大部分類都直接或間接地實現了此接口。

　　只有一個方法

void execute(Runnable command)： 在未來某個時間執行給定的命令。該命令可能在新的線程、已入池的線程或者正調用的線程中執行，這由 Executor 實現決定。

public interface Executor {

    /**
     * Executes the given command at some time in the future.  The command
     * may execute in a new thread, in a pooled thread, or in the calling
     * thread, at the discretion of the {@code Executor} implementation.
     *
     * @param command the runnable task
     * @throws RejectedExecutionException if this task cannot be
     * accepted for execution
     * @throws NullPointerException if command is null
     */
    void execute(Runnable command);
}

Executor的幾種實現原理介紹：

　　1、 Executor 接口並沒有嚴格地要求執行是異步的。在最簡單的情況下，執行程序可以在調用者的線程中立即運行已提交的任務：

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

　　2、 更常見的是，任務是在某個不是調用者線程的線程中執行的。以下執行程序將為每個任務生成一個新線程。

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

　　3、 許多 Executor 實現都對調度任務的方式和時間強加了某種限制。以下執行程序使任務提交與第二個執行程序保持連續，這說明了一個復合執行程序。

 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 接口簡介

　　ExecutorService 是一個接口，提供了管理終止的方法，以及可為跟蹤一個或多個異步任務執行狀況而生成Future 的方法。

　　ExecutorService 的實現：

• 三個實現類：AbstractExecutorService（默認實現類） , ScheduledThreadPoolExecutor, ThreadPoolExecutor
• Executors 提供了此接口的幾種常用實現的工廠方法。　

1. 從Executor 接口中繼承了不跟蹤異步線程，沒有返回的 execute 方法：

void execute(Runnable command);

2.擴展的跟蹤異步線程、返回Future 接口的實現類的方法：

public interface ExecutorService extends Executor {

    //啟動一次順序關閉，執行以前提交的任務，但不接受新任務。如果已經關閉，則調用沒有其他作用。
    void shutdown();

   //試圖停止所有正在執行的活動任務，暫停處理正在等待的任務，並返回等待執行的任務列表。 無法保證能夠停止正在處理的活動執行任務，但是會盡力嘗試。例如，在 ThreadPoolExecutor 中，通過 Thread.interrupt() 來取消典型的實現，所以如果任務無法響應中斷，則永遠無法終止。
    List<Runnable> shutdownNow();

   //如果此執行程序已關閉，則返回 true。
    boolean isShutdown();

   //如果關閉后所有任務都已完成，則返回 true。注意，除非首先調用 shutdown 或 shutdownNow，否則 isTerminated 永不為 true。
    boolean isTerminated();

   //一直等待，直到所有任務完成。請求關閉、發生超時或者當前線程中斷，無論哪一個首先發生之后，都將導致阻塞，直到所有任務完成執行，或者超時時間的到來如果此執行程序終止，則返回 true；如果終止前超時期滿，則返回 false
  boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

   //提交一個返回值的任務用於執行，返回一個表示任務的未決結果的 Future。該 Future 的 get 方法在成功完成時將會返回該任務的結果。如果想立即阻塞任務的等待，則可以使用 result = exec.submit(aCallable).get(); 形式的構造
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);

    //提交一個 Runnable 任務用於執行，並返回一個表示該任務的 Future。該 Future 的 get 方法在成功完成時將會返回給定的結果。
    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);

    //提交一個 Runnable 任務用於執行，並返回一個表示該任務的 Future。該 Future 的 get 方法在成功 完成時將會返回 null。
    Future<?> submit(Runnable task);

    //執行給定的任務，當所有任務完成時，返回保持任務狀態和結果的 Future 列表。返回列表的所有元素的 Future.isDone() 為 true。注意，可以正常地或通過拋出異常來終止已完成 任務。如果正在進行此操作時修改了給定的 collection，則此方法的結果是不確定的。
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException;

   //超時等待，同上。
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                  long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

   //與 invokeAll的區別是，任務列表里只要有一個任務完成了，就立即返回。而且一旦正常或異常返回后，則取消尚未完成的任務。
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException;

    //超時等待，同上。
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                    long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}