java併發中ExecutorService的使用

java併發中ExecutorService的使用

ExecutorService是java中的一個異步執行的框架，通過使用ExecutorService可以方便的創建多線程執行環境。

本文將會詳細的講解ExecutorService的具體使用。

創建ExecutorService

通常來說有兩種方法來創建ExecutorService。

第一種方式是使用Executors中的工廠類方法，例如：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

除了newFixedThreadPool方法之外，Executors還包含了很多創建ExecutorService的方法。

第二種方法是直接創建一個ExecutorService， 因爲ExecutorService是一個interface，我們需要實例化ExecutorService的一個實現。

這裏我們使用ThreadPoolExecutor來舉例：

ExecutorService executorService =
            new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

爲ExecutorService分配Tasks

ExecutorService可以執行Runnable和Callable的task。其中Runnable是沒有返回值的，而Callable是有返回值的。我們分別看一下兩種情況的使用：

Runnable runnableTask = () -> {
    try {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
};
 
Callable<String> callableTask = () -> {
    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
    return "Task's execution";
};

將task分配給ExecutorService，可以通過調用xecute(), submit(), invokeAny(), invokeAll()這幾個方法來實現。

execute() 返回值是void，他用來提交一個Runnable task。

executorService.execute(runnableTask);

submit() 返回值是Future，它可以提交Runnable task, 也可以提交Callable task。 提交Runnable的有兩個方法：

<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);

Future<?> submit(Runnable task);

第一個方法在返回傳入的result。第二個方法返回null。

再看一下callable的使用：

Future<String> future = 
  executorService.submit(callableTask);

invokeAny() 將一個task列表傳遞給executorService，並返回其中的一個成功返回的結果。

String result = executorService.invokeAny(callableTasks);

invokeAll() 將一個task列表傳遞給executorService，並返回所有成功執行的結果：

List<Future<String>> futures = executorService.invokeAll(callableTasks);

關閉ExecutorService

如果ExecutorService中的任務運行完畢之後，ExecutorService不會自動關閉。它會等待接收新的任務。如果需要關閉ExecutorService， 我們需要調用shutdown() 或者 shutdownNow() 方法。

shutdown() 會立即銷燬ExecutorService，它會讓ExecutorServic停止接收新的任務，並等待現有任務全部執行完畢再銷燬。

executorService.shutdown();

shutdownNow()並不保證所有的任務都被執行完畢，它會返回一個未執行任務的列表：

List<Runnable> notExecutedTasks = executorService.shutdownNow();

oracle推薦的最佳關閉方法是和awaitTermination一起使用：

executorService.shutdown();
       try {
           if (!executorService.awaitTermination(800, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
               executorService.shutdownNow();
           }
       } catch (InterruptedException e) {
           executorService.shutdownNow();
       }

先停止接收任務，然後再等待一定的時間讓所有的任務都執行完畢，如果超過了給定的時間，則立刻結束任務。

Future

submit() 和 invokeAll() 都會返回Future對象。之前的文章我們已經詳細講過了Future。 這裏就只列舉一下怎麼使用：

Future<String> future = executorService.submit(callableTask);
String result = null;
try {
   result = future.get();
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
   e.printStackTrace();
}

ScheduledExecutorService

ScheduledExecutorService爲我們提供了定時執行任務的機制。

我們這樣創建ScheduledExecutorService：

ScheduledExecutorService executorService
                = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();

executorService的schedule方法，可以傳入Runnable也可以傳入Callable：

Future<String> future = executorService.schedule(() -> {
        // ...
        return "Hello world";
    }, 1, TimeUnit.SECONDS);
 
    ScheduledFuture<?> scheduledFuture = executorService.schedule(() -> {
        // ...
    }, 1, TimeUnit.SECONDS);

還有兩個比較相近的方法：

scheduleAtFixedRate( Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit )

scheduleWithFixedDelay( Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit ) 

兩者的區別是前者的period是以任務開始時間來計算的，後者是以任務結束時間來計算。

ExecutorService和 Fork/Join

java 7 引入了Fork/Join框架。 那麼兩者的區別是什麼呢？

ExecutorService可以由用戶來自己控制生成的線程，提供了對線程更加細粒度的控制。而Fork/Join則是爲了讓任務更加快速的執行完畢。

本文的代碼請參考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/ExecutorService

更多教程請參考 flydean的博客