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Executor 并发框架介绍

1. 前言

从本节开始,我们学习新一章内容 —— 并发框架。

本章总共介绍两类并发框架,本节带领大家认识第一个并发框架之 Executor。

本节先介绍 Executor 并发框架的整个体系结构,接着介绍各部分中的核心接口和实现类,下一节中使用 Executor 并发框架实现一个综合例子,让大家从整体概念、接口实现、应用有一个较全面的了解。

下面我们正式开始介绍吧。

2. 整体结构介绍

从 JDK 1.5 开始,java 中将工作单元和执行机制做了分离,于是 Executor 并行框架出现。

什么是工作单元(或称为任务)呢?其实就是我们需要运行的一段逻辑代码。不管什么逻辑的工作单元,最终都需要通过线程运行。

Executor 并行框架对工作单元、以及工作单元的执行做了高度抽象,形成了一整套完整模型。这个模型包括 3 大部分:

  1. 对工作单元的抽象,即任务。
  2. 任务的执行机制,即如何组织任务的提交、如何管理提交的任务、如何组织多个线程执行。
  3. 对任务执行结果的抽象,即如何跟踪任务执行状态,如何获取任务执行结果。

整体结构已经了解了,接着我们继续了解各部分的核心接口和实现类。

3. 核心接口和实现类

整个 Executor 框架的核心接口和实现类型如下:

  1. 工作单元:Runnable,Callable
  2. 工作单元执行:Executor,ExecutorService
  3. 工作单元执行结果:Future,FutureTask

Executor 框架核心接口的使用逻辑如下图:
图片描述
下面,我们继续深入了解各接口和实现类的基本知识。

3.1. Runnable & Callable

当不需要关注任务执行结果时,使用 Runnable 很合适,反之使用 Callable。代码举例:

Runnable task = new Runnable() {
	public void run() {
		// 任何想要执行的逻辑
	}
}

Callable<String> task = new Callable<String>() {
    public String call() throws Exception {
        // 任何想要执行的逻辑
        return "任务执行后任何想返回的信息";
    }
};

3.2. Executor & ExecutorService

Executor 接口定义了一个用于执行任务的 execute 方法。ExecutorService 是 Executor 的子接口,其职责是对一堆用于执行任务的线程做管理,即定义了线程池的基本操作接口,有很多具体的实现子类,其核心操作有:

  1. execute (Runnable):提交 Runnable 任务。
  2. submit (Callable 或 Runnable):提交 Callable 或 Runnable 任务,并返回代表此任务的 Future 对象。
  3. shutdown ():关闭新的外部任务提交。
  4. shutdownNow ():尝试中断正在执行的所有任务,清空并返回待执行的任务列表。
  5. isTerminated ():测试是否所有任务都执行完毕了。
  6. isShutdown ():测试是否该 ExecutorService 已被关闭。

这些核心操作在下一节示例中会有应用。

3.3. Future & FutureTask

Future 接口定义了对任务执行结果的取消、状态查询、结果获取方法。FutureTask 是 Future 的唯一实现类,其职责是提供方便地构建带有返回结果的任务。Future 接口的核心操作有:

  1. cancel (boolean):尝试取消已经提交的任务。
  2. isCancelled ():查询任务是否在完成之前被取消了。
  3. isDone ():查询任务是否已经完成。
  4. get ():获取异步任务的执行结果(如果任务没执行完将等待)。

4. 小结

本节带领大家对 Executor 框架做整体认识,熟悉其最基本骨架内容,先做到有整体的概念。具体 Executor 框架如何使用呢,我们在下一节讲述。希望大家在学习过程中,多思考勤练习,早日掌握之。