任务执行器Executor/ExecutorService和ExecutorCompletionService

上篇文章讲到了Callable和Futre,这篇文章接着来说说执行器相关的接口和类。在JavaSE5之后,在API的java.util.concurrent包中给出了Executor这样一个接口。因为在Java7之前,JDK中这个接口最终都是以一个线程池ThreadPool的方式实现的,所以很多人也直接叫“线程池”。除了ThreadPool之外,还有ForkJoinPool实现,本文中,我们不妨直接翻译Executor为执行器。

Executor本身只是个接口,但和这个概念相关有很多类:包括Executor本身、ExecutorService、AbstractExecutorService、提供诸多静态方法的工具类Executors和相关的ExecutorCompletionService类,下面会对这些接口和类一一整理。除此之外,还有刚刚提到的ThreadPoolExecutor和ForkJoinPool,这两个类后面我们再说。

0. 综述和类层次结构

JavaSE5之后的任务执行器Executor实际上取代了Java并发开发中直接使用Thread对象的操作,以Command Pattern(命令模式)的设计模式实现,成为Java并发开发的主角。

在eclipse中的Type Hierarchy View中可以看到执行器类的层次结构如下:

Executor类层次结构

Executor是最为抽象的接口,ExecutorService继而扩展了Executor, AbstractExecutorService 则给出了抽象的实现。

1. Executor

先看java.util.concurrent.Executor这个接口:

public interface Executor {
    void execute(Runnable command);
}

同Runnable和Callable一样简洁,只有一个方法。注意execute()这个方法只允许有一个Runnable参数,也就意味着想用前文中的Callable,需要做适配工作。

2. ExecutorService

java.util.concurrent.ExecutorService也是一个接口,扩展了Executor,提供了更为丰富的方法。

public interface ExecutorService extends Executor {
    void shutdown();
    List shutdownNow();
    boolean isShutdown();
    boolean isTerminated();
    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;
     Future submit(Callable task);
     Future submit(Runnable task, T result);
    Future<?> submit(Runnable task);
     List<Future> invokeAll(Collection<? extends Callable> tasks)
        throws InterruptedException;
     List<Future> invokeAll(Collection<? extends Callable> tasks,
                                  long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;
     T invokeAny(Collection<? extends Callable> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException;
     T invokeAny(Collection<? extends Callable> tasks,
                    long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

一共12个方法,其中一部分是和执行器生命周期相关的方法,而另一部分则是以各种方式提交要执行的任务的方法。像submit()就是提交任务的一个方法,在实现中做了适配的工作,无论参数是Runnable还是Callable,执行器都会正确执行。当然,这实际上用到的是前文提过的RunnableFuture的实现类FutureTask。

3. AbstractExecutorService

java.util.concurrent.AbstractExecutorService这个类是ExecutorService的一个抽象实现。其中,提交任务的各类方法已经给出了十分完整的实现。之所以抽象,是因为和执行器本身生命周期相关的方法,在此类中并未给出任何实现,需要子类扩展完善。

4. Executors
这个类同Arrays和Collections很类似,java.util.concurrent.Executors是个工具类,提供了很多静态的工具方法。其中很多对于执行器来说就是初始化构建用的工厂方法。其中部分方法名整理成如下列表:

  • 重载实现的newFixedThreadPool()
  • 重载实现的newSingleThreadExecutor()
  • 重载实现的newCachedThreadPool()
  • 重载实现的newSingleThreadScheduledExecutor()
  • 重载实现的newScheduledThreadPool()

这些方法返回的ExecutorService对象最终都是由ThreadPoolExecutor实现的,根据不同的需求以不同的参数配置,或经过其它类包装。其中,Executors中的一些内部类就是用来做包装用的。

Executors还提供了这样两个静态重载的方法:

public static ExecutorService unconfigurableExecutorService(ExecutorService executor);
public static ScheduledExecutorService unconfigurableScheduledExecutorService(ScheduledExecutorService executor);

这两个方法对参数中的executor做了包装,保证了Executor在初始化构造后不再可配置。

此外,Executors类中还有静态的defaultThreadFactory()方法,免去了自己构造ThreadFactory或是需要线程时对Thread类的new操作。

关于更多Executors类中工具方法的使用,还是建议去看API JavaDoc和JDK源码。

5. ExecutorCompletionService

前一篇文章提过了CompletionService这个接口,和执行器相关的,java.util.concurrent中提供了这个接口的一个实现,就是ExecutorCompletionService。

这个实现类主要做的就是将执行完成的任务结果放到阻塞队列中,这样等待结果的线程,如执行take()方法会得到结果并恢复执行。

ExecutorCompletionService有3个属性:

  • AbstractExecutorService类的对象aes
  • Executor类的对象executor
  • BlockingQueue<Future<V>>的completionQueue

通常,如果executor是AbstractExecutorService的一个实现,则将其赋值给aes属性,否则赋值为null。

在这个类中,executor负责执行任务,而aes则负责做适配处理,返回包装好任务的FutureTask对象。

这里面有一个对于实现功能很重要的内部类QueueingFuture,实现如下:

    private class QueueingFuture extends FutureTask {
        QueueingFuture(RunnableFuture task) {
            super(task, null);
            this.task = task;
        }
        protected void done() { completionQueue.add(task); }
        private final Future task;
    }

主要是扩展了FutureTask的done方法,将执行结果放入BlockingQueue中。

这篇就说到这里。

此条目发表在 Java, Java语言, 并发, 开发, 计算机技术 分类目录,贴了 , , , , 标签。将固定链接加入收藏夹。
  1. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  2. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  3. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  4. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  5. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  6. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  7. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  8. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  9. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  10. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  11. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  12. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  13. 这些都不可怕。可怕的是一种东西,叫“预约唤醒”的更新方式,想想,你在灰机上,shutdown了笔记本,然后包包中的笔记本自己开机了,开始自动更新,但是却卡住了(MS更新经常情况),cpu全功率运行死循环(MS经常处理方案),越烧越热,越烧越热,越烧…

  14. 看到这集有点感觉,在初代看见斑把虚左男穿在九尾身上时,夸奖了下斑,那种表情和语气就像名人在卡卡西那里修行时,在术的技巧上加以改进,卡卡西看见后给的评语一样。我在想,是不是我们先入为主了,以为六道就一定是最厉害的,为什么不是初代最厉害呢?莱克兄弟发明了飞机

  15. 看到这集有点感觉,在初代看见斑把虚左男穿在九尾身上时,夸奖了下斑,那种表情和语气就像名人在卡卡西那里修行时,在术的技巧上加以改进,卡卡西看见后给的评语一样。我在想,是不是我们先入为主了,以为六道就一定是最厉害的,为什么不是初代最厉害呢?莱克兄弟发明了飞机

  16. 看到这集有点感觉,在初代看见斑把虚左男穿在九尾身上时,夸奖了下斑,那种表情和语气就像名人在卡卡西那里修行时,在术的技巧上加以改进,卡卡西看见后给的评语一样。我在想,是不是我们先入为主了,以为六道就一定是最厉害的,为什么不是初代最厉害呢?莱克兄弟发明了飞机

  17. 看到这集有点感觉,在初代看见斑把虚左男穿在九尾身上时,夸奖了下斑,那种表情和语气就像名人在卡卡西那里修行时,在术的技巧上加以改进,卡卡西看见后给的评语一样。我在想,是不是我们先入为主了,以为六道就一定是最厉害的,为什么不是初代最厉害呢?莱克兄弟发明了飞机

  18. 看到这集有点感觉,在初代看见斑把虚左男穿在九尾身上时,夸奖了下斑,那种表情和语气就像名人在卡卡西那里修行时,在术的技巧上加以改进,卡卡西看见后给的评语一样。我在想,是不是我们先入为主了,以为六道就一定是最厉害的,为什么不是初代最厉害呢?莱克兄弟发明了飞机

  19. 看到这集有点感觉,在初代看见斑把虚左男穿在九尾身上时,夸奖了下斑,那种表情和语气就像名人在卡卡西那里修行时,在术的技巧上加以改进,卡卡西看见后给的评语一样。我在想,是不是我们先入为主了,以为六道就一定是最厉害的,为什么不是初代最厉害呢?莱克兄弟发明了飞机

  20. 看到这集有点感觉,在初代看见斑把虚左男穿在九尾身上时,夸奖了下斑,那种表情和语气就像名人在卡卡西那里修行时,在术的技巧上加以改进,卡卡西看见后给的评语一样。我在想,是不是我们先入为主了,以为六道就一定是最厉害的,为什么不是初代最厉害呢?莱克兄弟发明了飞机

  21. 看到这集有点感觉,在初代看见斑把虚左男穿在九尾身上时,夸奖了下斑,那种表情和语气就像名人在卡卡西那里修行时,在术的技巧上加以改进,卡卡西看见后给的评语一样。我在想,是不是我们先入为主了,以为六道就一定是最厉害的,为什么不是初代最厉害呢?莱克兄弟发明了飞机