大多數(shù)并發(fā)都是通過任務(wù)執(zhí)行的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般有兩種方式執(zhí)行任務(wù)：串行和并行。

class SingleThreadWebServer { 
  public static void main(String[] args) throws Exception { 
    ServerSocket socket = new ServerSocket(80); 
    while(true) { 
      Socket conn = socket.accept(); 
      handleRequest(conn); 
    } 
  } 
} 
class ThreadPerTaskWebServer { 
  public static void main(String[] args) throws Exception { 
    ServerSocket socket = new ServerSocket(80); 
    while(true) { 
      final Socket conn = socket.accept(); 
      Runnable task = new Runnable() { 
        public void run() { 
          handleRequest(conn); 
        } 
      }; 
      new Thread(task).start(); 
    } 
  } 
} 

當(dāng)然上面的這兩種方式都是有問題的。單線程的問題就是并發(fā)量會(huì)是瓶頸，多線程版本就是***制的創(chuàng)建線程會(huì)導(dǎo)致資源不足問題。

Executor 框架

任務(wù)是一組邏輯工作單元，而線程是使任務(wù)異步執(zhí)行的機(jī)制。

JDK 提供了 Executor 接口：

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

雖然 Executor 接口比較簡(jiǎn)單，但是卻是異步任務(wù)執(zhí)行框架的基礎(chǔ)，該框架能支持多種不同類型的任務(wù)執(zhí)行策略。它提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的方式把任務(wù)的提交過程與執(zhí)行過程進(jìn)行了解 耦。用 Runnable 來(lái)代表任務(wù)。Executor 的實(shí)現(xiàn)提供了對(duì)生命周期的支持以及統(tǒng)計(jì)信息應(yīng)用程序管理等機(jī)制。

Executor 是基于生產(chǎn)者消費(fèi)者模式的，提交任務(wù)的操作相當(dāng)于生產(chǎn)者，執(zhí)行任務(wù)的線程相當(dāng)于消費(fèi)。

基于 Executor 的 WebServer 例子如下：

public class TaskExecutorWebServer { 
  private static final int NTHREADS = 100; 
  private static final Executor exec = Executors.newFixedThreadPool(NTHREADS); 
  public static void main(String[] args) throws Exception { 
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(80); 
    while (true) { 
      final Socket conn = serverSocket.accept(); 
      Runnable task = new Runnable() { 
        @Override 
        public void run() { 
          handleRequest(conn); 
        } 
      }; 
      exec.execute(task); 
    } 
  } 
} 

另外可以自己實(shí)現(xiàn) Executor 來(lái)控制是并發(fā)還是并行的，如下面代碼：

/** 
* 執(zhí)行已提交的 Runnable 任務(wù)的對(duì)象。 
* 此接口提供一種將任務(wù)提交與每個(gè)任務(wù)將如何運(yùn)行的機(jī)制（包括線程使用的細(xì)節(jié)、調(diào)度等）分離開來(lái)的方法。 
* 通常使用 Executor 而不是顯式地創(chuàng)建線程。 
* 
* 
* @author renchunxiao 
* 
*/ 
public class ExecutorDemo { 
  public static void main(String[] args) { 
    Executor executor = new ThreadExecutor(); 
    executor.execute(new Runnable() { 
      @Override 
      public void run() { 
        // do something 
      } 
    }); 
    Executor executor2 = new SerialExecutor(); 
    executor2.execute(new Runnable() { 
      @Override 
      public void run() { 
        // do something 
      } 
    }); 
  } 
} 
/** 
* 創(chuàng)建一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行 command 
* 
* @author renchunxiao 
* 
*/ 
class ThreadExecutor implements Executor { 
  @Override 
  public void execute(Runnable command) { 
    new Thread(command).start(); 
  } 
} 
/** 
* 串行執(zhí)行 command 
* 
* @author renchunxiao 
* 
*/ 
class SerialExecutor implements Executor { 
  @Override 
  public void execute(Runnable command) { 
    command.run(); 
  } 
} 

線程池

線程池就是線程的資源池，可以通過 Executors 中的靜態(tài)工廠方法來(lái)創(chuàng)建線程池。

• newFixedThreadPool。創(chuàng)建固定長(zhǎng)度的線程池，每次提交任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)線程，直到達(dá)到線程池的***數(shù)量，線程池的大小不再變化。

• newSingleThreadExecutor。單個(gè)線程池。

• newCachedThreadPool。根據(jù)任務(wù)規(guī)模變動(dòng)的線程池。

• newScheduledThreadPool。創(chuàng)建固定長(zhǎng)度的線程池，以延遲或定時(shí)的方式來(lái)執(zhí)行任務(wù)。

JVM 只有在所有非守護(hù)線程全部終止后才會(huì)退出，所以，如果無(wú)法正確的關(guān)閉 Executor，那么 JVM 就無(wú)法結(jié)束。

為了解決執(zhí)行服務(wù)的生命周期問題，有個(gè)擴(kuò)展 Executor 接口的新接口 ExecutorService。

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(Callable<T> task); 
  <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; 
} 

ExecutorService 生命周期有三種狀態(tài)：運(yùn)行、關(guān)閉、已終止。ExecutorService 在初始創(chuàng)建時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)。shutdown 方法會(huì)平緩關(guān)閉：不在接受新的任務(wù)，并且等待已經(jīng)執(zhí)行的任務(wù)執(zhí)行完成(包括那些還未開始的任務(wù))。shutdownNow 方法將粗暴關(guān)閉：它將嘗試取消所有運(yùn)行中的任務(wù)，并且不再啟動(dòng)隊(duì)列中尚未開始的任務(wù)。所有任務(wù)都執(zhí)行完成后進(jìn)入到已終止?fàn)顟B(tài)。

Callable 和 Future

Executor 框架使用 Runnable 作為基本的任務(wù)表示形式。Runnable 是一種有局限性的抽象，它的 run 方法不能返回值和拋出一個(gè)受檢查異常。

許多任務(wù)實(shí)際上是存在延時(shí)的計(jì)算，例如數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，從網(wǎng)絡(luò)獲取資源。對(duì)于這些任務(wù)，Callable 是更好的抽象，它認(rèn)為 call 將返回一個(gè)值，并且可能拋出異常。

Executor 執(zhí)行的任務(wù)有四個(gè)生命周期階段:創(chuàng)建、提交、開始和完成。由于有些任務(wù)需要很長(zhǎng)時(shí)間有可能希望取消，在 Executor 框架當(dāng)中，已提交未開始的任務(wù)可以取消。

Future 表示一個(gè)任務(wù)的生命周期，并且提供了相應(yīng)的方法來(lái)判斷是否已經(jīng)完成或取消，以及獲取任務(wù)的結(jié)果和取消任務(wù)等。