ExecutorService、Callable、Future

    在Java中，如果需要设定代码执行的最长时间，即超时，可以用Java线程池ExecutorService类配合Future接口来实现。 Future接口是Java标准API的一部分，在java.util.concurrent包中。Future接口是Java线程Future模式的实现，可以来进行异步计算。
    
    Future模式可以这样来描述：我有一个任务，提交给了Future，Future替我完成这个任务。期间我自己可以去做任何想做的事情。一段时间之后，我就便可以从Future那儿取出结果。就相当于下了一张订货单，一段时间后可以拿着提订单来提货，这期间可以干别的任何事情。其中Future 接口就是订货单，真正处理订单的是Executor类，它根据Future接口的要求来生产产品。

    Future接口提供方法来检测任务是否被执行完，等待任务执行完获得结果，也可以设置任务执行的超时时间。这个设置超时的方法就是实现Java程序执行超时的关键。

    Future接口是一个泛型接口，严格的格式应该是Future<V>，其中V代表了Future执行的任务返回值的类型。 Future<V>代表一个异步执行的操作，通过get()方法可以获得操作的结果，如果异步操作还没有完成，则，get()会使当前线程阻塞。FutureTask<V>实现了Future<V>和Runable<V>。Callable代表一个有返回值得操作。

    Executors类，提供了一系列工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口。
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
    创建固定数目线程的线程池。
    public static ExecutorService newCachedThreadPool()
    创建一个可缓存的线程池，调用execute 将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
    创建一个单线程化的Executor。
    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
    创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。
    
    下面看3个小例子：
    例1：
    

package com.paincupid.springmvc;import java.util.concurrent.*;import java.util.Date;import java.util.List;import java.util.ArrayList;@SuppressWarnings("unchecked")public class Test {public static void main(String[] args) throws ExecutionException,InterruptedException {System.out.println("----程序开始运行----");Date date1 = new Date();int taskSize = 5;// 创建一个线程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);// 创建多个有返回值的任务List<Future> list = new ArrayList<Future>();for (int i = 0; i < taskSize; i++) {Callable c = new MyCallable(i + " ");// 执行任务并获取Future对象Future f = pool.submit(c);list.add(f);}// 关闭线程池pool.shutdown();// 获取所有并发任务的运行结果for (Future f : list) {// 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台System.out.println(">>>" + f.get().toString());}Date date2 = new Date();System.out.println("----程序结束运行----，程序运行时间【"+ (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】");}}class MyCallable implements Callable {private String taskNum;MyCallable(String taskNum) {this.taskNum = taskNum;}public Object call() throws Exception {System.out.println(">>>" + taskNum + "任务启动");Date dateTmp1 = new Date();Thread.sleep(1000);Date dateTmp2 = new Date();long time = dateTmp2.getTime() - dateTmp1.getTime();System.out.println(">>>" + taskNum + "任务终止");return taskNum + "任务返回运行结果,当前任务时间【" + time + "毫秒】";}}

    例2：
    

package com.paincupid.springmvc;import java.util.ArrayList;  import java.util.List;  import java.util.concurrent.Callable;  import java.util.concurrent.ExecutionException;  import java.util.concurrent.ExecutorService;  import java.util.concurrent.Executors;  import java.util.concurrent.Future;  import java.util.concurrent.FutureTask;   /**  *   * @author paincupid  * 本例原文，推荐地址：http://www.iteye.com/topic/366591  */public class ConcurrentCalculator {        private ExecutorService exec;      private int cpuCoreNumber;      private List<Future<Long>> tasks = new ArrayList<Future<Long>>();        // 内部类      class SumCalculator implements Callable<Long> {          private int[] numbers;          private int start;          private int end;            public SumCalculator(final int[] numbers, int start, int end) {              this.numbers = numbers;              this.start = start;              this.end = end;          }            public Long call() throws Exception {              Long sum = 0l;              for (int i = start; i < end; i++) {                  sum += numbers[i];              }              return sum;          }      }        public ConcurrentCalculator() {          cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();          exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);      }        public Long sum(final int[] numbers) {          // 根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor          for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {              int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;              int start = increment * i;              int end = increment * i + increment;              if (end > numbers.length)                  end = numbers.length;              SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);              FutureTask<Long> task = new FutureTask<Long>(subCalc);              tasks.add(task);              if (!exec.isShutdown()) {                  exec.submit(task);              }          }          return getResult();      }        /**      * 迭代每个只任务，获得部分和，相加返回      *       * @return      */      public Long getResult() {          Long result = 0l;          for (Future<Long> task : tasks) {              try {                  // 如果计算未完成则阻塞                  Long subSum = task.get();                  result += subSum;              } catch (InterruptedException e) {                  e.printStackTrace();              } catch (ExecutionException e) {                  e.printStackTrace();              }          }          return result;      }        public void close() {          exec.shutdown();      }      public static void main(String[] args) throws ExecutionException,InterruptedException {        int[] numbers = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11 };          ConcurrentCalculator calc = new ConcurrentCalculator();          Long sum = calc.sum(numbers);          System.out.println(sum);          calc.close();      }}  

    在刚在的例子中，getResult()方法的实现过程中，迭代了FutureTask的数组，如果任务还没有完成则当前线程会阻塞，如果我们希望任意字任务完成后就把其结果加到result中，而不用依次等待每个任务完成，可以使CompletionService。生产者submit()执行的任务。使用者take()已完成的任务，并按照完成这些任务的顺序处理它们的结果 。也就是调用CompletionService的take方法是，会返回按完成顺序放回任务的结果，CompletionService内部维护了一个阻塞队列BlockingQueue，如果没有任务完成，take()方法也会阻塞。修改刚才的例子使用CompletionService：
    例3：
    

package com.paincupid.springmvc;import java.util.concurrent.Callable;import java.util.concurrent.CompletionService;import java.util.concurrent.ExecutionException;import java.util.concurrent.ExecutorCompletionService;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class ConcurrentCalculator2 {          private ExecutorService exec;      private CompletionService<Long> completionService;          private int cpuCoreNumber;        // 内部类      class SumCalculator implements Callable<Long> {      private int[] numbers;          private int start;          private int end;            public SumCalculator(final int[] numbers, int start, int end) {              this.numbers = numbers;              this.start = start;              this.end = end;          }            public Long call() throws Exception {              Long sum = 0l;              for (int i = start; i < end; i++) {                  sum += numbers[i];              }              return sum;          }      }        public ConcurrentCalculator2() {          cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();          exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);          completionService = new ExecutorCompletionService<Long>(exec);          }        public Long sum(final int[] numbers) {          // 根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor          for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {              int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;              int start = increment * i;              int end = increment * i + increment;              if (end > numbers.length)                  end = numbers.length;              SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);               if (!exec.isShutdown()) {                  completionService.submit(subCalc);                  }                        }          return getResult();      }        /**      * 迭代每个只任务，获得部分和，相加返回      *       * @return      */      public Long getResult() {          Long result = 0l;          for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {                          try {                  Long subSum = completionService.take().get();                  result += subSum;                         } catch (InterruptedException e) {                  e.printStackTrace();              } catch (ExecutionException e) {                  e.printStackTrace();              }          }          return result;      }        public void close() {          exec.shutdown();      }      public static void main(String[] args) throws ExecutionException,InterruptedException {        int[] numbers = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11 };          ConcurrentCalculator calc = new ConcurrentCalculator();          Long sum = calc.sum(numbers);          System.out.println(sum);          calc.close();      }}  

    最后附上类图关系：