Java中Executor、ExecutorService、ThreadPoolExecutor介绍

1.Excutor

 源码非常简单，只有一个execute（Runnable command）回调接口 

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 <tt>Executor</tt> 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);}   

执行已提交的 Runnable 任务对象。此接口提供一种将任务提交与每个任务将如何运行的机制（包括线程使用的细节、调度等）分离开来的方法。通常使用 Executor 而不是显式地创建线程。例如，可能会使用以下方法，而不是为一组任务中的每个任

new Thread(new(RunnableTask())).start()：
Executor executor = anExecutor;
executor.execute(new RunnableTask1());
executor.execute(new RunnableTask2());

  不过，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方的线程中立即运行已提交 

class DirectExecutor implements Executor {
public void execute(Runnable r) {
r.run();
}
}
更常见的是，任务是在某个不是调用方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();
}
}

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

 class SerialExecutor implements Executor {     final Queue<Runnable> tasks = new LinkedBlockingQueue<Runnable>();     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);         }     } }

2.ExcutorService接口

     ExecutorService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。

可以关闭 ExecutorService，这将导致其拒绝新任务。提供两个方法来关闭 ExecutorService。
shutdown()方法在终止前允许执行以前提交的任务，而 shutdownNow() 方法阻止等待任务的启动并试图停止当前正在执行的任务。在终止后，执行程序没有任务在执行，也没有任务在等待执行，并且无法提交新任务。应该关闭未使用的 ExecutorService以允许回收其资源。
通过创建并返回一个可用于取消执行和/或等待完成的 Future，方法submit扩展了基本方法 Executor.execute(java.lang.Runnable)。
方法 invokeAny 和 invokeAll 是批量执行的最常用形式，它们执行任务 collection，然后等待至少一个，
或全部任务完成（可使用 ExecutorCompletionService类来编写这些方法的自定义变体）。
Executors类为创建ExecutorService提供了便捷的工厂方法。
注意1:它只有一个直接实现类ThreadPoolExecutor和间接实现类ScheduledThreadPoolExecutor。
关于ThreadPoolExecutor的更多内容请参考《ThreadPoolExecutor》
关于ScheduledThreadPoolExecutor的更多内容请参考《ScheduledThreadPoolExecutor》
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
…..

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   } }

方法分两个阶段关闭 ExecutorService。第一阶段调用 shutdown 拒绝传入任务，然后等60秒后，任务还没执行完成，就调用 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();   } }

内存一致性效果：线程中向 ExecutorService 提交 Runnable 或 Callable 任务之前的操作 happen-before 由该任务所提取的所有操作，
后者依次 happen-before 通过 Future.get() 获取的结果。
主要函数：
void shutdown()
启动一个关闭命令，不再接受新任务，当所有已提交任务执行完后，就关闭。如果已经关闭，则调用没有其他作用。
抛出：
SecurityException - 如果安全管理器存在并且关闭，此 ExecutorService 可能操作某些不允许调用者修改的线程（因为它没有保持 RuntimePermission(“modifyThread”)），或者安全管理器的 checkAccess 方法拒绝访问。
List 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，通过 Thread.interrupt() 来取消典型的实现，所以任何任务无法响应中断都可能永远无法终止。
返回：
从未开始执行的任务的列表
抛出：
SecurityException - 如果安全管理器存在并且关闭，
此 ExecutorService 可能操作某些不允许调用者修改的线程（因为它没有保持 RuntimePermission(“modifyThread”)），
或者安全管理器的 checkAccess 方法拒绝访问。
注意1： 它会返回等待执行的任务列表。
注意2： 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，通过 Thread.interrupt() 来取消，
所以任何任务无法响应中断都可能永远无法终止。
boolean isShutdown()
如果此执行程序已关闭，则返回 true。
返回：
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。
返回：
如果关闭后所有任务都已完成，则返回 true
boolean awaitTermination(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException
等待（阻塞）直到关闭或最长等待时间或发生中断
参数：
timeout - 最长等待时间
unit - timeout 参数的时间单位
返回：
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
抛出：
InterruptedException - 如果等待时发生中断
注意1:如果此执行程序终止（关闭），则返回 true；如果终止前超时期满，则返回 false
Future submit(Callable 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。
注：Executors 类包括了一组方法，可以转换某些其他常见的类似于闭包的对象，
例如，将 PrivilegedAction 转换为 Callable 形式，这样就可以提交它们了。
参数：
task - 要提交的任务
返回：
表示任务等待完成的 Future
抛出：
RejectedExecutionException - 如果任务无法安排执行
NullPointerException - 如果该任务为 null
注意：关于submit的使用和Callable可以参阅《使用Callable返回结果》
Future 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。
参数：
task - 要提交的任务
result - 返回的结果
返回：
表示任务等待完成的 Future
抛出：
RejectedExecutionException - 如果任务无法安排执行
NullPointerException - 如果该任务为 null
注意：关于submit的使用可以参阅《Callable》
Future

 class PausableThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {   private boolean isPaused;   private ReentrantLock pauseLock = new ReentrantLock();   private Condition unpaused = pauseLock.newCondition();   public PausableThreadPoolExecutor(...) { super(...);    protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {     super.beforeExecute(t, r);     pauseLock.lock();     try {       while (isPaused) unpaused.await();     } catch (InterruptedException ie) {       t.interrupt();     } finally {       pauseLock.unlock();     }   }   public void pause() {     pauseLock.lock();     try {       isPaused = true;     } finally {       pauseLock.unlock();     }   }   public void resume() {     pauseLock.lock();     try {       isPaused = false;       unpaused.signalAll();     } finally {       pauseLock.unlock();     }   } }}

关于它的使用请参考《ExecutorService》
Nested
Classes
class
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy A
handler for rejected tasks that throws a RejectedExecutionException.

class ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy A
handler for rejected tasks that runs the rejected task directly in the calling thread of the execute method, unless the executor has been shut down, in which case the task is discarded.
class ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy A
handler for rejected tasks that discards the oldest unhandled request and then retries execute, unless the executor is shut down, in which case the task is discarded.
class ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy A
handler for rejected tasks that silently discards the rejected task.
主要构造函数：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue workQueue)

用给定的初始参数和默认的线程工厂及被拒绝的执行处理程序创建新的 ThreadPoolExecutor。使用 Executors 工厂方法之一比使用此通用构造方法方便得多。参数：    corePoolSize - 池中所保存的线程数，包括空闲线程。    maximumPoolSize - 池中允许的最大线程数。    keepAliveTime - 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。    unit - keepAliveTime 参数的时间单位。    workQueue - 执行前用于保持任务的队列。此队列仅保持由 execute 方法提交的 Runnable 任务。 抛出：    IllegalArgumentException - 如果 corePoolSize 或 keepAliveTime 小于 0，或者 maximumPoolSize 小于等于 0，    或者 corePoolSize 大于 maximumPoolSize。     NullPointerException - 如果 workQueue 为 null

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue workQueue,
ThreadFactory threadFactory)

用给定的初始参数和默认被拒绝的执行处理程序创建新的 ThreadPoolExecutor。参数：    corePoolSize - 池中所保存的线程数，包括空闲线程。    maximumPoolSize - 池中允许的最大线程数。    keepAliveTime - 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。    unit - keepAliveTime 参数的时间单位。    workQueue - 执行前用于保持任务的队列。此队列仅保持由 execute 方法提交的 Runnable 任务。    threadFactory - 执行程序创建新线程时使用的工厂。 抛出：    IllegalArgumentException - 如果 corePoolSize 或 keepAliveTime 小于 0，或者 maximumPoolSize 小于等于 0，或者 corePoolSize 大于 maximumPoolSize。     NullPointerException - 如果 workQueue 或 threadFactory 为 null。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue workQueue,
RejectedExecutionHandler handler)

用给定的初始参数和默认的线程工厂创建新的 ThreadPoolExecutor。参数：    corePoolSize - 池中所保存的线程数，包括空闲线程。    maximumPoolSize - 池中允许的最大线程数。    keepAliveTime - 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。    unit - keepAliveTime 参数的时间单位。    workQueue - 执行前用于保持任务的队列。此队列仅由保持 execute 方法提交的 Runnable 任务。    handler - 由于超出线程范围和队列容量而使执行被阻塞时所使用的处理程序。 抛出：    IllegalArgumentException - 如果 corePoolSize 或 keepAliveTime 小于 0，或者 maximumPoolSize 小于等于 0，    或者 corePoolSize 大于 maximumPoolSize。

主要成员函数
public void execute(Runnable command)
在将来某个时间执行给定任务。可以在新线程中或者在现有池线程中执行该任务。 如果无法将任务提交执行，或者因为此执行程序已关闭，或者因为已达到其容量，则该任务由当前 RejectedExecutionHandler 处理。
参数：
command - 要执行的任务。
抛出：
RejectedExecutionException - 如果无法接收要执行的任务，则由 RejectedExecutionHandler 决定是否抛出 RejectedExecutionException
NullPointerException - 如果命令为 null
public void shutdown()
按过去执行已提交任务的顺序发起一个有序的关闭，但是不接受新任务。如果已经关闭，则调用没有其他作用。
抛出：
SecurityException - 如果安全管理器存在并且关闭此 ExecutorService 可能操作某些不允许调用者修改的线程（因为它没有 RuntimePermission(“modifyThread”)），或者安全管理器的 checkAccess 方法拒绝访问。
public List shutdownNow()
尝试停止所有的活动执行任务、暂停等待任务的处理，并返回等待执行的任务列表。在从此方法返回的任务队列中排空（移除）这些任务。
并不保证能够停止正在处理的活动执行任务，但是会尽力尝试。 此实现通过 Thread.interrupt() 取消任务，所以无法响应中断的任何任务可能永远无法终止。
返回：
从未开始执行的任务的列表。
抛出：
SecurityException - 如果安全管理器存在并且关闭此 ExecutorService
可能操作某些不允许调用者修改的线程（因为它没有 RuntimePermission(“modifyThread”)），
或者安全管理器的 checkAccess 方法拒绝访问。
public int prestartAllCoreThreads()
启动所有核心线程，使其处于等待工作的空闲状态。仅当执行新任务时，此操作才重写默认的启动核心线程策略。
返回：
已启动的线程数
public boolean allowsCoreThreadTimeOut()
如果此池允许核心线程超时和终止，如果在 keepAlive 时间内没有任务到达，新任务到达时正在替换（如果需要），则返回 true。当返回 true 时，适用于非核心线程的相同的保持活动策略也同样适用于核心线程。当返回 false（默认值）时，由于没有传入任务，核心线程不会终止。
返回：
如果允许核心线程超时，则返回 true；否则返回 false
public void allowCoreThreadTimeOut(boolean value)
如果在保持活动时间内没有任务到达，新任务到达时正在替换（如果需要），则设置控制核心线程是超时还是终止的策略。当为 false（默认值）时，由于没有传入任务，核心线程将永远不会中止。当为 true 时，适用于非核心线程的相同的保持活动策略也同样适用于核心线程。为了避免连续线程替换，保持活动时间在设置为 true 时必须大于 0。通常应该在主动使用该池前调用此方法。
参数：
value - 如果应该超时，则为 true；否则为 false
抛出：
IllegalArgumentException - 如果 value 为 true 并且当前保持活动时间不大于 0。
public boolean remove(Runnable task)
从执行程序的内部队列中移除此任务（如果存在），从而如果尚未开始，则让其不再运行。
此方法可用作取消方案的一部分。它可能无法移除在放置到内部队列之前已经转换为其他形式的任务。
例如，使用 submit 输入的任务可能被转换为维护 Future 状态的形式。但是，在此情况下，purge() 方法可用于移除那些已被取消的 Future。
参数：
task - 要移除的任务
返回：
如果已经移除任务，则返回 true
public void purge()
尝试从工作队列移除所有已取消的 Future 任务。此方法可用作存储回收操作，它对功能没有任何影响。
取消的任务不会再次执行，但是它们可能在工作队列中累积，直到worker线程主动将其移除。
调用此方法将试图立即移除它们。但是，如果出现其他线程的干预，那么此方法移除任务将失败。
当然它还实现了的ExecutorService的submit系列接口
abstract Future submit(Runnable task, T result)
Submits a Runnable task for execution and returns a Future representing that task.
如果执行成功就返回T
result
abstract Future submit(Callable task)
Submits a value-returning task for execution and returns a Future representing the pending results of the task.
abstract Future