Java J.U.C中executors框架的設(shè)計(jì)理念是什么

本篇文章為大家展示了Java J.U.C中executors框架的設(shè)計(jì)理念是什么，內(nèi)容簡明扼要并且容易理解，絕對(duì)能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細(xì)介紹希望你能有所收獲。

一、executors框架簡介

juc-executors框架是整個(gè)J.U.C包中類/接口關(guān)系最復(fù)雜的框架，真正理解executors框架的前提是理清楚各個(gè)模塊之間的關(guān)系，高屋建瓴，從整體到局部才能透徹理解其中各個(gè)模塊的功能和背后的設(shè)計(jì)思路。

網(wǎng)上有太多文章講executors框架，要么泛泛而談，要么一葉障目不見泰山，缺乏整體視角，很多根本沒有理解整個(gè)框架的設(shè)計(jì)思想和模塊關(guān)系。本文將對(duì)整個(gè)executors框架做綜述，介紹各個(gè)模塊的功能和聯(lián)系，后續(xù)再深入探討每個(gè)模塊，包括模塊中的各個(gè)工具類。

從Executor談起

Executor是JDK1.5時(shí)，隨著J.U.C引入的一個(gè)接口，引入該接口的主要目的是解耦任務(wù)本身和任務(wù)的執(zhí)行。我們之前通過線程執(zhí)行一個(gè)任務(wù)時(shí)，往往需要先創(chuàng)建一個(gè)線程，然后調(diào)用線程的start方法來執(zhí)行任務(wù)：

new Thread(new(RunnableTask())).start();

上述RunnableTask是實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的任務(wù)類。而Executor接口解耦了任務(wù)和任務(wù)的執(zhí)行，該接口只有一個(gè)方法，入?yún)榇龍?zhí)行的任務(wù)：

public interface Executor {
    /**
     * 執(zhí)行給定的Runnable任務(wù).
     * 根據(jù)Executor的實(shí)現(xiàn)不同, 具體執(zhí)行方式也不相同.
     *
     * @param command the runnable task
     * @throws RejectedExecutionException if this task cannot be accepted for execution
     * @throws NullPointerException       if command is null
     */
    void execute(Runnable command);
}

我們可以像下面這樣執(zhí)行任務(wù)，而不必關(guān)心線程的創(chuàng)建：

Executor executor = someExecutor;       // 創(chuàng)建具體的Executor對(duì)象
executor.execute(new RunnableTask1());
executor.execute(new RunnableTask2());
...

由于Executor僅僅是一個(gè)接口，所以根據(jù)其實(shí)現(xiàn)的不同，執(zhí)行任務(wù)的具體方式也不盡相同，比如：

①同步執(zhí)行任務(wù)

class DirectExecutor implements Executor {   
    public void execute(Runnable r) {
        r.run();
    }
}

DirectExecutor是一個(gè)同步任務(wù)執(zhí)行器，對(duì)于傳入的任務(wù)，只有執(zhí)行完成后execute才會(huì)返回。

②異步執(zhí)行任務(wù)

/** Fallback if ForkJoinPool.commonPool() cannot support parallelism */
    static final class ThreadPerTaskExecutor implements Executor {
        public void execute(Runnable r) { new Thread(r).start(); }
    }

ThreadPerTaskExecutor是一個(gè)異步任務(wù)執(zhí)行器，對(duì)于每個(gè)任務(wù)，執(zhí)行器都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的線程去執(zhí)行任務(wù)。

注意：Java線程與本地操作系統(tǒng)的線程是一一映射的。Java線程啟動(dòng)時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)本地操作系統(tǒng)線程；當(dāng)該Java線程終止時(shí)，對(duì)應(yīng)操作系統(tǒng)線程會(huì)被回收。由于CPU資源是有限的，所以線程數(shù)量有上限，所以一般由線程池來管理線程的創(chuàng)建/回收，而上面這種方式其實(shí)是線程池的雛形。

③對(duì)任務(wù)進(jìn)行排隊(duì)執(zhí)行

class SerialExecutor implements Executor {
  final Queue<Runnable> tasks = new ArrayDeque<Runnable>();
  final Executor executor;
  Runnable active;

  SerialExecutor(Executor executor) {
    this.executor = executor;
  }

  public synchronized void execute(final Runnable r) {
    tasks.offer(new Runnable() {
      public void run() {
       try {
         r.run();
       } finally {
         scheduleNext();
       }
      }
    });
    if (active == null) {
      scheduleNext();
    }
  }

  protected synchronized void scheduleNext() {
    if ((active = tasks.poll()) != null) {
      executor.execute(active);
    }
  }
}

SerialExecutor 會(huì)對(duì)傳入的任務(wù)進(jìn)行排隊(duì)（FIFO順序），然后從隊(duì)首取出一個(gè)任務(wù)執(zhí)行。

以上這些示例僅僅是給出了一些可能的Executor實(shí)現(xiàn)，J.U.C包中提供了很多Executor的具體實(shí)現(xiàn)類，我們以后會(huì)具體講到，這里關(guān)鍵是理解Executor的設(shè)計(jì)思想——對(duì)任務(wù)和任務(wù)的執(zhí)行解耦。

增強(qiáng)的Executor——ExecutorService

Executor接口提供的功能很簡單，為了對(duì)它進(jìn)行增強(qiáng)，J.U.C又提供了一個(gè)名為ExecutorService接口，ExecutorService也是在JDK1.5時(shí)，隨著J.U.C引入的：

public interface ExecutorService extends Executor

可以看到，ExecutorService繼承了Executor，它在Executor的基礎(chǔ)上增強(qiáng)了對(duì)任務(wù)的控制，同時(shí)包括對(duì)自身生命周期的管理，主要有四類：

1. 關(guān)閉執(zhí)行器，禁止任務(wù)的提交；

2. 監(jiān)視執(zhí)行器的狀態(tài)；

3. 提供對(duì)異步任務(wù)的支持；

4. 提供對(duì)批處理任務(wù)的支持。

public interface ExecutorService extends Executor {

    /**
     * 關(guān)閉執(zhí)行器, 主要有以下特點(diǎn):
     * 1. 已經(jīng)提交給該執(zhí)行器的任務(wù)將會(huì)繼續(xù)執(zhí)行, 但是不再接受新任務(wù)的提交;
     * 2. 如果執(zhí)行器已經(jīng)關(guān)閉了, 則再次調(diào)用沒有副作用.
     */
    void shutdown();

    /**
     * 立即關(guān)閉執(zhí)行器, 主要有以下特點(diǎn):
     * 1. 嘗試停止所有正在執(zhí)行的任務(wù), 無法保證能夠停止成功, 但會(huì)盡力嘗試(例如, 通過 Thread.interrupt中斷任務(wù), 但是不響應(yīng)中斷的任務(wù)可能無法終止);
     * 2. 暫停處理已經(jīng)提交但未執(zhí)行的任務(wù);
     *
     * @return 返回已經(jīng)提交但未執(zhí)行的任務(wù)列表
     */
    List<Runnable> shutdownNow();

    /**
     * 如果該執(zhí)行器已經(jīng)關(guān)閉, 則返回true.
     */
    boolean isShutdown();

    /**
     * 判斷執(zhí)行器是否已經(jīng)【終止】.
     * <p>
     * 僅當(dāng)執(zhí)行器已關(guān)閉且所有任務(wù)都已經(jīng)執(zhí)行完成, 才返回true.
     * 注意: 除非首先調(diào)用 shutdown 或 shutdownNow, 否則該方法永遠(yuǎn)返回false.
     */
    boolean isTerminated();

    /**
     * 阻塞調(diào)用線程, 等待執(zhí)行器到達(dá)【終止】狀態(tài).
     *
     * @return {@code true} 如果執(zhí)行器最終到達(dá)終止?fàn)顟B(tài), 則返回true; 否則返回false
     * @throws InterruptedException if interrupted while waiting
     */
    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

    /**
     * 提交一個(gè)具有返回值的任務(wù)用于執(zhí)行.
     * 注意: Future的get方法在成功完成時(shí)將會(huì)返回task的返回值.
     *
     * @param task 待提交的任務(wù)
     * @param <T>  任務(wù)的返回值類型
     * @return 返回該任務(wù)的Future對(duì)象
     * @throws RejectedExecutionException 如果任務(wù)無法安排執(zhí)行
     * @throws NullPointerException       if the task is null
     */
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);

    /**
     * 提交一個(gè) Runnable 任務(wù)用于執(zhí)行.
     * 注意: Future的get方法在成功完成時(shí)將會(huì)返回給定的結(jié)果(入?yún)r(shí)指定).
     *
     * @param task   待提交的任務(wù)
     * @param result 返回的結(jié)果
     * @param <T>    返回的結(jié)果類型
     * @return 返回該任務(wù)的Future對(duì)象
     * @throws RejectedExecutionException 如果任務(wù)無法安排執(zhí)行
     * @throws NullPointerException       if the task is null
     */
    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);

    /**
     * 提交一個(gè) Runnable 任務(wù)用于執(zhí)行.
     * 注意: Future的get方法在成功完成時(shí)將會(huì)返回null.
     *
     * @param task 待提交的任務(wù)
     * @return 返回該任務(wù)的Future對(duì)象
     * @throws RejectedExecutionException 如果任務(wù)無法安排執(zhí)行
     * @throws NullPointerException       if the task is null
     */
    Future<?> submit(Runnable task);

    /**
     * 執(zhí)行給定集合中的所有任務(wù), 當(dāng)所有任務(wù)都執(zhí)行完成后, 返回保持任務(wù)狀態(tài)和結(jié)果的 Future 列表.
     * <p>
     * 注意: 該方法為同步方法. 返回列表中的所有元素的Future.isDone() 為 true.
     *
     * @param tasks 任務(wù)集合
     * @param <T>   任務(wù)的返回結(jié)果類型
     * @return 任務(wù)的Future對(duì)象列表，列表順序與集合中的迭代器所生成的順序相同，
     * @throws InterruptedException       如果等待時(shí)發(fā)生中斷, 會(huì)將所有未完成的任務(wù)取消.
     * @throws NullPointerException       任一任務(wù)為 null
     * @throws RejectedExecutionException 如果任一任務(wù)無法安排執(zhí)行
     */
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException;

    /**
     * 執(zhí)行給定集合中的所有任務(wù), 當(dāng)所有任務(wù)都執(zhí)行完成后或超時(shí)期滿時(shí)（無論哪個(gè)首先發(fā)生）, 返回保持任務(wù)狀態(tài)和結(jié)果的 Future 列表.
     */
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

    /**
     * 執(zhí)行給定集合中的任務(wù), 只有其中某個(gè)任務(wù)率先成功完成（未拋出異常）, 則返回其結(jié)果.
     * 一旦正?；虍惓７祷睾? 則取消尚未完成的任務(wù).
     */
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException, ExecutionException;

    /**
     * 執(zhí)行給定集合中的任務(wù), 如果在給定的超時(shí)期滿前, 某個(gè)任務(wù)已成功完成（未拋出異常）, 則返回其結(jié)果.
     * 一旦正常或異常返回后, 則取消尚未完成的任務(wù).
     */
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

關(guān)于Future，其實(shí)就是Java多線程設(shè)計(jì)模式中 Future模式，后面我們會(huì)專門講解J.U.C中的Future框架。
Future對(duì)象提供了對(duì)任務(wù)異步執(zhí)行的支持，也就是說調(diào)用線程無需等待任務(wù)執(zhí)行完成，提交待執(zhí)行的任務(wù)后，就會(huì)立即返回往下執(zhí)行。然后，可以在需要時(shí)檢查Future是否有結(jié)果了，如果任務(wù)已執(zhí)行完畢，通過 Future.get()方法可以獲取到執(zhí)行結(jié)果——Future.get()是阻塞方法。

周期任務(wù)的調(diào)度——ScheduledExecutorService

在工業(yè)環(huán)境中，我們可能希望提交給執(zhí)行器的某些任務(wù)能夠定時(shí)執(zhí)行或周期性地執(zhí)行，這時(shí)我們可以自己實(shí)現(xiàn)Executor接口來創(chuàng)建符合我們需要的類，Doug Lea已經(jīng)考慮到了這類需求，所以在ExecutorService的基礎(chǔ)上，又提供了一個(gè)接口——ScheduledExecutorService，該接口也是在JDK1.5時(shí)，隨著J.U.C引入的：

public interface ScheduledExecutorService extends ExecutorService

ScheduledExecutorService提供了一系列schedule方法，可以在給定的延遲后執(zhí)行提交的任務(wù)，或者每個(gè)指定的周期執(zhí)行一次提交的任務(wù)，我們來看下面這個(gè)示例：

public class TestSche {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建了一個(gè)ScheduledExecutorService 實(shí)例
        ScheduledExecutorService executorService=new ScheduledThreadPoolExecutor(1);

        final ScheduledFuture<?>scheduledFuture=executorService.scheduleAtFixedRate(new BeepTask(),10,10
        ,TimeUnit.SECONDS);

        executorService.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                scheduledFuture.cancel(true);
            }
        },1,TimeUnit.HOURS); //1小時(shí)取消任務(wù)
    }

    private static class BeepTask implements Runnable{

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("beep!...");
        }
    }
}

上述示例先創(chuàng)建一個(gè)ScheduledExecutorService類型的執(zhí)行器，然后利用scheduleAtFixedRate方法提交了一個(gè)“蜂鳴”任務(wù)，每隔10s該任務(wù)會(huì)執(zhí)行一次。

注意：scheduleAtFixedRate方法返回一個(gè)ScheduledFuture對(duì)象，ScheduledFuture其實(shí)就是在Future的基礎(chǔ)上增加了延遲的功能。通過ScheduledFuture，可以取消一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行，本例中我們利用schedule方法，設(shè)定在1小時(shí)后，執(zhí)行任務(wù)的取消。

ScheduledExecutorService完整的接口聲明如下：

public interface ScheduledExecutorService extends ExecutorService {
 
    /**
     * 提交一個(gè)待執(zhí)行的任務(wù), 并在給定的延遲后執(zhí)行該任務(wù).
     *
     * @param command 待執(zhí)行的任務(wù)
     * @param delay   延遲時(shí)間
     * @param unit    延遲時(shí)間的單位
     */
    public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit);
 
    /**
     * 提交一個(gè)待執(zhí)行的任務(wù)（具有返回值）, 并在給定的延遲后執(zhí)行該任務(wù).
     *
     * @param command 待執(zhí)行的任務(wù)
     * @param delay   延遲時(shí)間
     * @param unit    延遲時(shí)間的單位
     * @param <V>     返回值類型
     */
    public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable, long delay, TimeUnit unit);
 
    /**
     * 提交一個(gè)待執(zhí)行的任務(wù).
     * 該任務(wù)在 initialDelay 后開始執(zhí)行, 然后在 initialDelay+period 后執(zhí)行, 接著在 initialDelay + 2 * period 后執(zhí)行, 依此類推.
     *
     * @param command      待執(zhí)行的任務(wù)
     * @param initialDelay 首次執(zhí)行的延遲時(shí)間
     * @param period       連續(xù)執(zhí)行之間的周期
     * @param unit         延遲時(shí)間的單位
     */
    public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit);
 
    /**
     * 提交一個(gè)待執(zhí)行的任務(wù).
     * 該任務(wù)在 initialDelay 后開始執(zhí)行, 隨后在每一次執(zhí)行終止和下一次執(zhí)行開始之間都存在給定的延遲.
     * 如果任務(wù)的任一執(zhí)行遇到異常, 就會(huì)取消后續(xù)執(zhí)行. 否則, 只能通過執(zhí)行程序的取消或終止方法來終止該任務(wù).
     *
     * @param command      待執(zhí)行的任務(wù)
     * @param initialDelay 首次執(zhí)行的延遲時(shí)間
     * @param delay        一次執(zhí)行終止和下一次執(zhí)行開始之間的延遲
     * @param unit         延遲時(shí)間的單位
     */
    public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit);
}

至此，Executors框架中的三個(gè)最核心的接口介紹完畢，這三個(gè)接口的關(guān)系如下圖：

二、生產(chǎn)executor的工廠

通過第一部分的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)該對(duì)Executors框架有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，Executors框架就是用來解耦任務(wù)本身與任務(wù)的執(zhí)行，并提供了三個(gè)核心接口來滿足使用者的需求：

1. Executor：提交普通的可執(zhí)行任務(wù)

2. ExecutorService：提供對(duì)線程池生命周期的管理、異步任務(wù)的支持

3. ScheduledExecutorService：提供對(duì)任務(wù)的周期性執(zhí)行支持

既然上面三種執(zhí)行器只是接口，那么就一定存在具體的實(shí)現(xiàn)類，J.U.C提供了許多默認(rèn)的接口實(shí)現(xiàn)，如果要用戶自己去創(chuàng)建這些類的實(shí)例，就需要了解這些類的細(xì)節(jié)，有沒有一種直接的方式，僅僅根據(jù)一些需要的特性（參數(shù)）就創(chuàng)建這些實(shí)例呢？因?yàn)閷?duì)于用戶來說，其實(shí)使用的只是這三個(gè)接口。

JDK1.5時(shí)，J.U.C中還提供了一個(gè)Executors類，專門用于創(chuàng)建上述接口的實(shí)現(xiàn)類對(duì)象。Executors其實(shí)就是一個(gè)簡單工廠，它的所有方法都是static的，用戶可以根據(jù)需要，選擇需要?jiǎng)?chuàng)建的執(zhí)行器實(shí)例，Executors一共提供了五類可供創(chuàng)建的Executor執(zhí)行器實(shí)例。

固定線程數(shù)的線程池

Executors提供了兩種創(chuàng)建具有固定線程數(shù)的Executor的方法，固定線程池在初始化時(shí)確定其中的線程總數(shù)，運(yùn)行過程中會(huì)始終維持線程數(shù)量不變。

可以看到下面的兩種創(chuàng)建方法其實(shí)都返回了一個(gè)ThreadPoolExecutor實(shí)例。ThreadPoolExecutor是一個(gè)ExecutorService接口的實(shí)現(xiàn)類，我們會(huì)在后面用專門章節(jié)講解，現(xiàn)在只需要了解這是一種Executor，用來調(diào)度其中的線程的執(zhí)行即可。

/**
 * 創(chuàng)建一個(gè)具有固定線程數(shù)的Executor.
 */
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

/**
 * 創(chuàng)建一個(gè)具有固定線程數(shù)的Executor.
 * 在需要時(shí)使用提供的 ThreadFactory 創(chuàng)建新線程.
 */
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), threadFactory);

}

上面需要注意的是ThreadFactory這個(gè)接口：

public interface ThreadFactory {
    Thread newThread(Runnable r);
}

既然返回的是一個(gè)線程池，那么就涉及線程的創(chuàng)建，一般我們需要通過 new Thread ()這種方法創(chuàng)建一個(gè)新線程，但是我們可能希望設(shè)置一些線程屬性，比如
名稱、守護(hù)程序狀態(tài)、ThreadGroup 等等，線程池中的線程非常多，如果每個(gè)線程都這樣手動(dòng)配置勢(shì)必非常繁瑣，而ThreadFactory 作為一個(gè)線程工廠可以讓我們從這些繁瑣的線程狀態(tài)設(shè)置的工作中解放出來，還可以由外部指定ThreadFactory實(shí)例，以決定線程的具體創(chuàng)建方式。

Executors提供了靜態(tài)內(nèi)部類，實(shí)現(xiàn)了ThreadFactory接口，最簡單且常用的就是下面這個(gè)DefaultThreadFactory ：

/**
 * 默認(rèn)的線程工廠.
 */
static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
    private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
    private final ThreadGroup group;
    private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
    private final String namePrefix;
 
    DefaultThreadFactory() {
        SecurityManager s = System.getSecurityManager();
        group = (s != null) ? s.getThreadGroup() : Thread.currentThread().getThreadGroup();
        namePrefix = "pool-" + poolNumber.getAndIncrement() + "-thread-";
    }
 
    public Thread newThread(Runnable r) {
        Thread t = new Thread(group, r, namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(), 0);
        if (t.isDaemon())
            t.setDaemon(false);
        if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
            t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
        return t;
    }
}

可以看到，DefaultThreadFactory 初始化的時(shí)候定義了線程組、線程名稱等信息，每創(chuàng)建一個(gè)線程，都給線程統(tǒng)一分配這些信息，避免了一個(gè)個(gè)手工通過new的方式創(chuàng)建線程，又可進(jìn)行工廠的復(fù)用。

單個(gè)線程的線程池

除了固定線程數(shù)的線程池，Executors還提供了兩種創(chuàng)建只有單個(gè)線程Executor的方法：

/**
 * 創(chuàng)建一個(gè)使用單個(gè) worker 線程的 Executor.
 */
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
 
/**
 * 創(chuàng)建一個(gè)使用單個(gè) worker 線程的 Executor.
 * 在需要時(shí)使用提供的 ThreadFactory 創(chuàng)建新線程.
 */
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), threadFactory));
}

可以看到，只有單個(gè)線程的線程池其實(shí)就是指定線程數(shù)為1的固定線程池，主要區(qū)別就是，返回的Executor實(shí)例用了一個(gè)FinalizableDelegatedExecutorService對(duì)象進(jìn)行包裝。

我們來看下FinalizableDelegatedExecutorService，該類 只定義了一個(gè)finalize方法：

static class FinalizableDelegatedExecutorService
        extends DelegatedExecutorService {
        FinalizableDelegatedExecutorService(ExecutorService executor) {
            super(executor);
        }
        protected void finalize() {
            super.shutdown();
        }
    }

核心是其繼承的DelegatedExecutorService ，這是一個(gè)包裝類，實(shí)現(xiàn)了ExecutorService的所有方法，但是內(nèi)部實(shí)現(xiàn)其實(shí)都委托給了傳入的ExecutorService 實(shí)例：

/**
 * ExecutorService實(shí)現(xiàn)類的包裝類.
 */
    /**
     * A wrapper class that exposes only the ExecutorService methods
     * of an ExecutorService implementation.
     */
    static class DelegatedExecutorService extends AbstractExecutorService {
        private final ExecutorService e;
        DelegatedExecutorService(ExecutorService executor) { e = executor; }
        public void execute(Runnable command) { e.execute(command); }
        public void shutdown() { e.shutdown(); }
        public List<Runnable> shutdownNow() { return e.shutdownNow(); }
        public boolean isShutdown() { return e.isShutdown(); }
        public boolean isTerminated() { return e.isTerminated(); }
        public boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException {
            return e.awaitTermination(timeout, unit);
        }
        public Future<?> submit(Runnable task) {
            return e.submit(task);
        }
        public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
            return e.submit(task);
        }
        public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {
            return e.submit(task, result);
        }
        public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
            throws InterruptedException {
            return e.invokeAll(tasks);
        }
        public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                             long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException {
            return e.invokeAll(tasks, timeout, unit);
        }
        public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
            throws InterruptedException, ExecutionException {
            return e.invokeAny(tasks);
        }
        public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                               long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
            return e.invokeAny(tasks, timeout, unit);
        }
    }

為什么要多此一舉，加上這樣一個(gè)委托層？因?yàn)榉祷氐腡hreadPoolExecutor包含一些設(shè)置線程池大小的方法——比如setCorePoolSize，對(duì)于只有單個(gè)線程的線程池來說，我們是不希望用戶通過強(qiáng)轉(zhuǎn)的方式使用這些方法的，所以需要一個(gè)包裝類，只暴露ExecutorService本身的方法。

可緩存的線程池

有些情況下，我們雖然創(chuàng)建了具有一定線程數(shù)的線程池，但出于資源利用率的考慮，可能希望在特定的時(shí)候?qū)€程進(jìn)行回收（比如線程超過指定時(shí)間沒有被使用），Executors就提供了這種類型的線程池：

/**
 * 創(chuàng)建一個(gè)可緩存線程的Execotor.
 * 如果線程池中沒有線程可用, 則創(chuàng)建一個(gè)新線程并添加到池中;
 * 如果有線程長時(shí)間未被使用(默認(rèn)60s, 可通過threadFactory配置), 則從緩存中移除.
 */
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS,
            new SynchronousQueue<Runnable>());
}
 
/**
 * 創(chuàng)建一個(gè)可緩存線程的Execotor.
 * 如果線程池中沒有線程可用, 則創(chuàng)建一個(gè)新線程并添加到池中;
 * 如果有線程長時(shí)間未被使用(默認(rèn)60s, 可通過threadFactory配置), 則從緩存中移除.
 * 在需要時(shí)使用提供的 ThreadFactory 創(chuàng)建新線程.
 */
public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS,
            new SynchronousQueue<Runnable>(), threadFactory);
}

可以看到，返回的還是ThreadPoolExecutor對(duì)象，只是指定了超時(shí)時(shí)間，另外線程池中線程的數(shù)量在[0, Integer.MAX_VALUE]之間。

可延時(shí)/周期調(diào)度的線程池

如果有任務(wù)需要延遲/周期調(diào)用，就需要返回ScheduledExecutorService接口的實(shí)例，ScheduledThreadPoolExecutor就是實(shí)現(xiàn)了ScheduledExecutorService接口的一種Executor，和ThreadPoolExecutor一樣，這個(gè)我們后面會(huì)專門講解。

/**
 * 創(chuàng)建一個(gè)具有固定線程數(shù)的 可調(diào)度Executor.
 * 它可安排任務(wù)在指定延遲后或周期性地執(zhí)行.
 */
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
 
/**
 * 創(chuàng)建一個(gè)具有固定線程數(shù)的 可調(diào)度Executor.
 * 它可安排任務(wù)在指定延遲后或周期性地執(zhí)行.
 * 在需要時(shí)使用提供的 ThreadFactory 創(chuàng)建新線程.
 */
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);
}

Fork/Join線程池

Fork/Join線程池是比較特殊的一類線程池，在JDK1.7時(shí)才引入，其核心實(shí)現(xiàn)就是ForkJoinPool類。關(guān)于Fork/Join框架，我們后面會(huì)專題講解，現(xiàn)在只需要知道，Executors框架提供了一種創(chuàng)建該類線程池的便捷方法。

/**
 * 創(chuàng)建具有指定并行級(jí)別的ForkJoin線程池.
 */
public static ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism) {
    return new ForkJoinPool(parallelism, ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory, null, true);
}
 
/**
 * 創(chuàng)建并行級(jí)別等于CPU核心數(shù)的ForkJoin線程池.
 */
public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
    return new ForkJoinPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors(), ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
            null, true);
}

三、總結(jié)

至此，Executors框架的整體結(jié)構(gòu)基本就講解完了，此時(shí)我們的腦海中應(yīng)有大致如下的一幅類繼承圖：

下面來回顧一下，上面的各個(gè)接口/類的關(guān)系和作用：

1. Executor
   執(zhí)行器接口，也是最頂層的抽象核心接口， 分離了任務(wù)和任務(wù)的執(zhí)行。

2. ExecutorService
   在Executor的基礎(chǔ)上提供了執(zhí)行器生命周期管理，任務(wù)異步執(zhí)行等功能。

3. ScheduledExecutorService
   在ExecutorService基礎(chǔ)上提供了任務(wù)的延遲執(zhí)行/周期執(zhí)行的功能。

4. Executors
   生產(chǎn)具體的執(zhí)行器的靜態(tài)工廠

5. ThreadFactory
   線程工廠，用于創(chuàng)建單個(gè)線程，減少手工創(chuàng)建線程的繁瑣工作，同時(shí)能夠復(fù)用工廠的特性。

6. AbstractExecutorService
   ExecutorService的抽象實(shí)現(xiàn)，為各類執(zhí)行器類的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)。

7. ThreadPoolExecutor
   線程池Executor，也是最常用的Executor，可以以線程池的方式管理線程。

8. ScheduledThreadPoolExecutor
   在ThreadPoolExecutor基礎(chǔ)上，增加了對(duì)周期任務(wù)調(diào)度的支持。

9. ForkJoinPool
   Fork/Join線程池，在JDK1.7時(shí)引入，時(shí)實(shí)現(xiàn)Fork/Join框架的核心類。

上述內(nèi)容就是Java J.U.C中executors框架的設(shè)計(jì)理念是什么，你們學(xué)到知識(shí)或技能了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或者豐富自己的知識(shí)儲(chǔ)備，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。