ExecutorService 的理解與使用

LibraryPKU 2014-03-12

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接口 java.util.concurrent.ExecutorService 表述了異步執行的機制，并且可以讓任務在后臺執行。壹個 ExecutorService 實例因此特別像壹個線程池。事實上，在 java.util.concurrent 包中的 ExecutorService 的實現就是壹個線程池的實現。

ExecutorService 樣例

這里有壹個簡單的使用Java 實現的 ExectorService 樣例：

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

首先使用 newFixedThreadPool() 工廠方法創建壹個 ExecutorService ，上述代碼創建了壹個可以容納10個線程任務的線程池。其次，向 execute() 方法中傳遞壹個異步的 Runnable 接口的實現，這樣做會讓 ExecutorService 中的某個線程執行這個 Runnable 線程。

任務的委托（Task Delegation）

下方展示了一個線程的把任務委托異步執行的ExecutorService的示意圖。

壹旦線程把任務委托給 ExecutorService，該線程就會繼續執行與運行任務無關的其它任務。

ExecutorService 的實現

由于 ExecutorService 只是壹個接口，你壹量需要使用它，那麼就需要提供壹個該接口的實現。ExecutorService 接口在 java.util.concurrent 包中有如下實現類：

創建壹個 ExecutorService

你可以根據自己的需要來創建壹個 ExecutorService ，也可以使用 Executors 工廠方法來創建壹個 ExecutorService 實例。這里有幾個創建 ExecutorService 的例子：

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

ExecutorService 使用方法

這里有幾種不同的方式讓你將任務委托給壹個 ExecutorService：

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

我會在接下來的內容里把每個方法都看壹遍。

execute(Runnable)

方法 execute(Runnable) 接收壹個 java.lang.Runnable 對象作為參數，并且以異步的方式執行它。如下是壹個使用 ExecutorService 執行 Runnable 的例子：

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

使用這種方式沒有辦法獲取執行 Runnable 之后的結果，如果你希望獲取運行之后的返回值，就必須使用接收 Callable 參數的 execute() 方法，后者將會在下文中提到。

submit(Runnable)

方法 submit(Runnable) 同樣接收壹個 Runnable 的實現作為參數，但是會返回壹個 Future 對象。這個 Future 對象可以用于判斷 Runnable 是否結束執行。如下是壹個 ExecutorService 的 submit() 方法的例子：

1Future future = executorService.submit(new Runnable() {
2    public void run() {
3        System.out.println("Asynchronous task");
4    }
5});
6//如果任務結束執行則返回 null
7System.out.println("future.get()=" + future.get());

submit(Callable)

方法 submit(Callable) 和方法 submit(Runnable) 比較類似，但是區別則在于它們接收不同的參數類型。Callable 的實例與 Runnable 的實例很類似，但是 Callable 的 call() 方法可以返回壹個結果。方法 Runnable.run() 則不能返回結果。

Callable 的返回值可以從方法 submit(Callable) 返回的 Future 對象中獲取。如下是壹個 ExecutorService Callable 的樣例：

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

上述樣例代碼會輸出如下結果：

1Asynchronous Callable
2future.get() = Callable Result

inVokeAny()

方法 invokeAny() 接收壹個包含 Callable 對象的集合作為參數。調用該方法不會返回 Future 對象，而是返回集合中某壹個 Callable 對象的結果，而且無法保證調用之后返回的結果是哪壹個 Callable，只知道它是這些 Callable 中壹個執行結束的 Callable 對象。
如果壹個任務運行完畢或者拋出異常，方法會取消其它的 Callable 的執行。
以下是壹個樣例：

01ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
02 
03Set<Callable<String>> callables = new HashSet<Callable<String>>();
04 
05callables.add(new Callable<String>() {
06    public String call() throws Exception {
07        return "Task 1";
08    }
09});
10callables.add(new Callable<String>() {
11    public String call() throws Exception {
12        return "Task 2";
13    }
14});
15callables.add(new Callable<String>() {
16    public String call() throws Exception {
17        return "Task 3";
18    }
19});
20 
21String result = executorService.invokeAny(callables);
22 
23System.out.println("result = " + result);
24 
25executorService.shutdown();

以上樣例代碼會打印出在給定的集合中的某壹個 Callable 的返回結果。我嘗試運行了幾次，結果都在改變。有時候返回結果是"Task 1"，有時候是"Task 2"，等等。

invokeAll()

方法 invokeAll() 會調用存在于參數集合中的所有 Callable 對象，并且返回壹個包含 Future 對象的集合，你可以通過這個返回的集合來管理每個 Callable 的執行結果。
需要注意的是，任務有可能因為異常而導致運行結束，所以它可能并不是真的成功運行了。但是我們沒有辦法通過 Future 對象來了解到這個差異。
以下是壹個代碼樣例：

01ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
02 
03Set<Callable<String>> callables = new HashSet<Callable<String>>();
04 
05callables.add(new Callable<String>() {
06    public String call() throws Exception {
07        return "Task 1";
08    }
09});
10callables.add(new Callable<String>() {
11    public String call() throws Exception {
12        return "Task 2";
13    }
14});
15callables.add(new Callable<String>() {
16    public String call() throws Exception {
17        return "Task 3";
18    }
19});
20 
21List<Future<String>> futures = executorService.invokeAll(callables);
22 
23for(Future<String> future : futures){
24    System.out.println("future.get = " + future.get());
25}
26 
27executorService.shutdown();

ExecuteService 服務的關閉

當使用 ExecutorService 完畢之后，我們應該關閉它，這樣才能保證線程不會繼續保持運行狀態。
舉例來說，如果你的程序通過 main() 方法啟動，并且主線程退出了你的程序，如果你還有壹個活動的 ExecutorService 存在于你的程序中，那么程序將會繼續保持運行狀態。存在于 ExecutorService 中的活動線程會阻止Java虛擬機關閉。
為了關閉在 ExecutorService 中的線程，你需要調用 shutdown() 方法。ExecutorService 并不會馬上關閉，而是不再接收新的任務，壹但所有的線程結束執行當前任務，ExecutorServie 才會真的關閉。所有在調用 shutdown() 方法之前提交到 ExecutorService 的任務都會執行。
如果你希望立即關閉 ExecutorService，你可以調用 shutdownNow() 方法。這個方法會嘗試馬上關閉所有正在執行的任務，并且跳過所有已經提交但是還沒有運行的任務。但是對于正在執行的任務，是否能夠成功關閉它是無法保證的，有可能他們真的被關閉掉了，也有可能它會壹直執行到任務結束。這是壹個最好的嘗試。

本文英文原文鏈接：http://tutorials./java-util-concurrent/executorservice.html#executorservice-example ，中文譯文首發開源中國社區 http://my.oschina.net/bairrfhoinn/blog/177639，轉載請注明原始出處。