Executor 并發框架介紹

1. 前言

從本節開始，我們學習新一章內容 —— 并發框架。

本章總共介紹兩類并發框架，本節帶領大家認識第一個并發框架之 Executor。

本節先介紹 Executor 并發框架的整個體系結構，接著介紹各部分中的核心接口和實現類，下一節中使用 Executor 并發框架實現一個綜合例子，讓大家從整體概念、接口實現、應用有一個較全面的了解。

下面我們正式開始介紹吧。

2. 整體結構介紹

從 JDK 1.5 開始，java 中將工作單元和執行機制做了分離，于是 Executor 并行框架出現。

什么是工作單元（或稱為任務）呢？其實就是我們需要運行的一段邏輯代碼。不管什么邏輯的工作單元，最終都需要通過線程運行。

Executor 并行框架對工作單元、以及工作單元的執行做了高度抽象，形成了一整套完整模型。這個模型包括 3 大部分：

1. 對工作單元的抽象，即任務。
2. 任務的執行機制，即如何組織任務的提交、如何管理提交的任務、如何組織多個線程執行。
3. 對任務執行結果的抽象，即如何跟蹤任務執行狀態，如何獲取任務執行結果。

整體結構已經了解了，接著我們繼續了解各部分的核心接口和實現類。

3. 核心接口和實現類

整個 Executor 框架的核心接口和實現類型如下：

1. 工作單元：Runnable，Callable
2. 工作單元執行：Executor，ExecutorService
3. 工作單元執行結果：Future，FutureTask

Executor 框架核心接口的使用邏輯如下圖：

下面，我們繼續深入了解各接口和實現類的基本知識。

3.1. Runnable & Callable

當不需要關注任務執行結果時，使用 Runnable 很合適，反之使用 Callable。代碼舉例：

Runnable task = new Runnable() {
	public void run() {
		// 任何想要執行的邏輯
	}
}

Callable<String> task = new Callable<String>() {
    public String call() throws Exception {
        // 任何想要執行的邏輯
        return "任務執行后任何想返回的信息";
    }
};

3.2. Executor & ExecutorService

Executor 接口定義了一個用于執行任務的 execute 方法。ExecutorService 是 Executor 的子接口，其職責是對一堆用于執行任務的線程做管理，即定義了線程池的基本操作接口，有很多具體的實現子類，其核心操作有：

1. execute (Runnable)：提交 Runnable 任務。
2. submit (Callable 或 Runnable)：提交 Callable 或 Runnable 任務，并返回代表此任務的 Future 對象。
3. shutdown ()：關閉新的外部任務提交。
4. shutdownNow ()：嘗試中斷正在執行的所有任務，清空并返回待執行的任務列表。
5. isTerminated ()：測試是否所有任務都執行完畢了。
6. isShutdown ()：測試是否該 ExecutorService 已被關閉。

這些核心操作在下一節示例中會有應用。

3.3. Future & FutureTask

Future 接口定義了對任務執行結果的取消、狀態查詢、結果獲取方法。FutureTask 是 Future 的唯一實現類，其職責是提供方便地構建帶有返回結果的任務。Future 接口的核心操作有：

1. cancel (boolean)：嘗試取消已經提交的任務。
2. isCancelled ()：查詢任務是否在完成之前被取消了。
3. isDone ()：查詢任務是否已經完成。
4. get ()：獲取異步任務的執行結果（如果任務沒執行完將等待）。

4. 小結

本節帶領大家對 Executor 框架做整體認識，熟悉其最基本骨架內容，先做到有整體的概念。具體 Executor 框架如何使用呢，我們在下一節講述。希望大家在學習過程中，多思考勤練習，早日掌握之。