【java总结】多线程进阶篇之任务执行

众所周知，创建线程的方法有两种，一种是通过继承Thread并重写run()方法，一种是实现Runnable接口，由于run()方法是没有返回值的，因此，这样创建出来的线程也是没有返回值的。为了创造有返回值的线程，java提供了Callable和Future，通过这两个接口，可以在线程完成后得到结果。

Callable

泛型接口，它含有一个方法：V call() throws Exception;它是有返回值的，通常通过ExecutorService来使用Callable。

ExecutorService

在ExecutorService中含有这几个重载方法：

一、<T> Future<T> submit(Callable<T> task);二 、<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);三、Future<?> submit(Runnable task);

在第一个方法中我们需要的就是Callable类型的任务。那么，这里的返回值Future类型是什么呢？

Future

Future同样是一个接口，该接口的作用就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。它含有的方法如下：

1、boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);cancel方法用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false。2、boolean isCancelled();isCancelled方法表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回 true。3、boolean isDone();isDone方法表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true；4、 V get() throws InterruptedException, ExecutionException;用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回；5、V get(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;用来获取执行结果，如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。

FutureTask（Future接口的实现类）

FutureTask实现了RunnableFuture接口，而Runnable接口继承了Runnable接口和Future<T>接口，所以它既可以被当做Runnable，也可以可以作为Future得到Callable的返回值。

以下给出一个使用的例子：

public class MyCallable implements Callable{     PRivate String oid;     public MyCallable(String oid) {             this.oid = oid;     }     @Override     public Object call() throws Exception {             return oid+"任务返回的内容";     } }
public class MyCallableTest {	/*	 * 有返回值的线程 	 * 可返回值的线程必须实现Callable接口，类似的，无返回值的线程必须Runnable接口。	 * 执行Callable任务后，可以获取一个Future的对象，在该对象上调用get就可以获取	 * 到Callable任务返回的Object了。	 */	public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {         //创建一个线程池         ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);         //创建两个有返回值的任务         Callable c1 = new MyCallable("A");         Callable c2 = new MyCallable("B");        Callable c3 = new MyCallable("C");         //执行任务并获取Future对象         Future f1 = pool.submit(c1);         Future f2 = pool.submit(c2);         Future f3 = pool.submit(c3);         //从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台         System.out.println(">>>"+f1.get().toString());         System.out.println(">>>"+f2.get().toString());         System.out.println(">>>"+f3.get().toString());         //关闭线程池         pool.shutdown(); } }
Excutor接口
Executor接口的对象是一种执行任务的方式。它能够使提交的任务和执行任务的线程的管理解耦。我们通常用Executor来代替new一个Thread对象来执行任务。这样可以省略底层线程的管理细节。
public interface Executor {    void execute(Runnable command);}
ExecutorService接口
该接口继承Executor接口，主要提供了一些终结线程的方法，以及一些能够返回Future对象的方法，从而用来追踪一个或者多个异步任务的执行情况。从而提供执行任务和管理生命周期的方法。
public interface ExecutorService extends Executor {    void shutdown();    List<Runnable> shutdownNow();    boolean isShutdown();    boolean isTerminated();    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);    Future<?> submit(Runnable task);    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException;    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException;    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)throws InterruptedException, ExecutionException;    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;}
ScheduledExecutorService
该接口继承ExecutorService接口，提供一些方法来使任务延后执行或者周期执行。
public interface ScheduledExecutorService extends ExecutorService {    public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,long delay, TimeUnit unit);    public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,long delay, TimeUnit unit);    public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,long initialDelay,long period,TimeUnit unit);    public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,long initialDelay,long delay, TimeUnit unit);}
ThreadPoolExecutor
java.uitl.concurrent.ThreadPoolExecutorThreadPoolExecutor类是线程池中最核心的一个类，它继承了AbstractExecutorService类，并提供了四个构造器，我们来看看最主要的一个。 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);
corePoolSize：
核心池的大小，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。如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0；
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：
线程工厂，主要用来创建线程；
handler：
表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值：ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务
Executors:工具类，通过这个类的静态方法能够获得多种线程池的实例。
关于execute方法和submit方法：
execute()方法实际上是Executor中声明的方法，在ThreadPoolExecutor进行了具体的实现，这个方法是ThreadPoolExecutor的核心方法，通过这个方法可以向线程池提交一个任务，交由线程池去执行。submit()方法是在ExecutorService中声明的方法，也是向线程池提交一个任务交由线程池去执行，不过它能够返回任务执行的结果。（Future）
public class ExecutorServiceTest {	public static void main(String[] args) {         /*         * 固定大小的线程池         * 创建一个可重用固定线程数的线程池          * ，顾名思义，线程池的线程是不会释放的，这就会产生性能问题，         * 比如如果线程池的大小为200，当全部使用完毕后，所有的线程         * 会继续留在池中，相应的内存和线程切换（while(true)+sleep循环）都会增加。         * 如果要避免这个问题，就必须直接使用ThreadPoolExecutor()来构造。可以像         * 通用的线程池一样设置“最大线程数”、“最小线程数”和“空闲线程keepAlive的时间”。         */        //ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);		/*		 * 单任务线程池		 * 创建一个使用单个 worker 线程的 Executor，以无界队列方式来运行该线程。 		 * 对于以上两种连接池，大小都是固定的，当要加入的池的线程（或者任务）超过池最		 * 大尺寸时候，则入此线程池需要排队等待。一旦池中有线程完毕，则排队等待的某个		 * 线程会入池执行。		 */        //ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();         /*         * 可变尺寸的线程池         */        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();         Thread t1 = new Thread1();         Thread t2 = new Thread1();         Thread t3 = new Thread1();         Thread t4 = new Thread1();         Thread t5 = new Thread1();         //将线程放入池中进行执行         pool.execute(t1);         pool.execute(t2);         pool.execute(t3);         pool.execute(t4);         pool.execute(t5);         //关闭线程池         pool.shutdown(); } }
public class ThreadPoolExecutorTest {	 public static void main(String[] args) {          //创建等待队列          BlockingQueue<Runnable> bqueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(20);             /*          * 创建一个单线程执行程序，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。           * 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。          */         ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(2,3,2,TimeUnit.MILLISECONDS,bqueue);          Thread t1 = new Thread1();          Thread t2 = new Thread1();          Thread t3 = new Thread1();          Thread t4 = new Thread1();          Thread t5 = new Thread1();          Thread t6 = new Thread1();          Thread t7 = new Thread1();          //将线程放入池中进行执行          pool.execute(t1);          pool.execute(t2);          pool.execute(t3);          pool.execute(t4);          pool.execute(t5);          pool.execute(t6);          pool.execute(t7);          //关闭线程池          pool.shutdown();  } }
public class ScheduledExecutorServiceTest {	 public static void main(String[] args) { 		 final Runnable thread1=new Runnable(){				int count=0;				public void run(){					System.out.println(new Date()+" "+(++count));				}			};         /*          * 延迟连接池          * 创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。           */         ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(2);          /*          * 单任务延迟连接池          */		          //ScheduledExecutorService pool = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();         //1秒钟后运行，并每隔2秒运行一次         final ScheduledFuture future1=pool.scheduleAtFixedRate(thread1, 1, 2, TimeUnit.SECONDS);         //2秒钟后运行，并每次在上次任务运行完后等待5秒后重新运行         final ScheduledFuture future2 = pool.scheduleWithFixedDelay(thread1, 2,5,TimeUnit.SECONDS);         //关闭线程池          pool.schedule(new Runnable(){        	 public void run(){        		 future1.cancel(true);        		 future2.cancel(true);        		 pool.shutdown();         	 }         }, 30, TimeUnit.SECONDS); } }