Runnable && Thread

Runnable和Thread都是java.lang包最基本的線程操作類，相當(dāng)于官方的，而Executor接口及其實現(xiàn)都是Doug Lea寫的java.util.concurrent包下，屬于民間的，當(dāng)然因為太牛逼了所以也在jdk中

先看官方提供的線程操作，其中Runnable是一個函數(shù)式接口

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

可以理解為一個待執(zhí)行的函數(shù)，或者理解為一個任務(wù)(通過調(diào)用run方法可以實際的執(zhí)行任務(wù))

Runable是一個定義的任務(wù)，而Thread是它的一個執(zhí)行者，它提供start方法可以開啟一個新線程執(zhí)行傳入的Runable任務(wù)，這很像命令模式，用戶通過實現(xiàn)Runable制定一個命令，交給Thread這個執(zhí)行者去具體執(zhí)行

Runnable && Thread

所以一般開啟新線程執(zhí)行方法的方式如下

Runnable task = () -> {
    // do something
};
new Thread(task).start(); // 開啟新線程執(zhí)行

而開啟新線程執(zhí)行方法也只有這一個途徑可走，就是必須通過官方的Thread.start方法

Executor

雖然開啟線程執(zhí)行任務(wù)只能走Thread.start方法，方法只有一個，但我們能做的是可以改變?nèi)蝿?wù)運行的方式，比如我們可以決定什么時候執(zhí)行任務(wù)，多少個任務(wù)共用某個線程排隊工作

最具代表性的就是線程池，線程池只是修改了任務(wù)執(zhí)行的方式：即所有任務(wù)共用固定數(shù)量的線程，但最終的運行終歸還是通過Thread.start方法實際在線程中執(zhí)行Runnable方法

Doug Lea所寫的java.util.concurrent.Executor把各種方式的Runnable執(zhí)行器的一個抽象

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

Executor

而且提供了一些常用的執(zhí)行器供我們使用，比如ThreadPoolExecutor(線程池)，F(xiàn)orkJoinPool，當(dāng)然我們也可以自己定義一個Executor按照自己的方式執(zhí)行任務(wù)，比如netty中實現(xiàn)的SingleThreadEventExecutor是一種單個線程依次處理所有任務(wù)的執(zhí)行器

ExecutorService

如果說Executor是一種對按自己套路執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行器，是一種抽象分類，那么ExecutorService就是其下的一個子分類，它是一種特殊的執(zhí)行器，從名字直譯來看："執(zhí)行器服務(wù)"，從一個執(zhí)行器升級為執(zhí)行服務(wù)，像不像某公司從賣產(chǎn)品業(yè)務(wù)升級為產(chǎn)品安裝售后整套服務(wù)

所以ExecutorService作為一個特殊的服務(wù)類Executor，不光能按照自己的方式執(zhí)行任務(wù)，還推出了一系列附加"服務(wù)"，那就看看這種特殊的執(zhí)行器都提供了什么服務(wù)

public interface ExecutorService extends Executor {
    void shutdown();
    Future<?> submit(Runnable task);
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
    ......
}

只貼了些重要方法，首先繼承了Executor肯定是要繼承void execute(Runnable) 方法代表它首先是一個任務(wù)執(zhí)行器

shutdown方法代表這個執(zhí)行器是有狀態(tài)的，可以關(guān)閉服務(wù)的

然后就是重量級的submit方法，這也是ExecutorService提供的最具特色的服務(wù)，如果打開ExecutorService的類，注釋第一句就寫著：

/**
 * An {@link Executor} that provides methods to manage termination and
 * methods that can produce a {@link Future} for tracking progress of
 * one or more asynchronous tasks.

翻譯過來大致就是ExecutorService是一個特殊的Executor執(zhí)行器，他可以終止服務(wù)并且可以創(chuàng)建一個Future來跟蹤任務(wù)執(zhí)行進(jìn)度

ExecutorService的submit不光能接受Runnable，還可以接受一種新型任務(wù)形式：Callable，即有返回結(jié)果和異常的任務(wù)

Callable

上面我們總結(jié)Runnable是一種可執(zhí)行任務(wù)，而這種任務(wù)是沒有返回結(jié)果的，也不能拋出異常，很顯然現(xiàn)實中很多任務(wù)是需要有返回結(jié)果的，比如計算1+1等于幾的任務(wù)，所以為了擴(kuò)展任務(wù)類型，Doug Lea又定義一種新的任務(wù)：Callable，而ExecutorService可以接受并處理這樣的任務(wù)

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

Future

submit執(zhí)行的返回值是一個Future，從注釋看出他可以跟蹤任務(wù)的進(jìn)度，它就好比任務(wù)的一個訂單，通過訂單可以取消任務(wù)，查看任務(wù)進(jìn)度等

• boolean cancel(boolean) 取消
  取消任務(wù)，就好比在某寶買了個東西，本質(zhì)就是提交一個"把東西給我送過來"的任務(wù)，而通過訂單我們就可以取消這個任務(wù)
• isCancelled() && isDone()
  查看任務(wù)狀態(tài)，是否取消和是否完成
• V get()
  獲取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果，如果沒完成則阻塞，如果是Runnable，返回的就是null

ExecutorService

AbstractExecutorService

ExecutorService制訂了一種新型執(zhí)行器，它的特殊在于可以跟蹤任務(wù)進(jìn)度甚至取消任務(wù)，那么如何實現(xiàn)吶

首先execute方法只會單純的執(zhí)行任務(wù)，按照自己執(zhí)行器的邏輯調(diào)用Thread.start方法，不會有返回值，也不支持跟蹤進(jìn)度或取消

所以解決方案只有一個：調(diào)包任務(wù)，具體這樣操作：當(dāng)用戶提交任務(wù)，不是直接去execute執(zhí)行，而是把任務(wù)包裝為一個新任務(wù)，新任務(wù)執(zhí)行原任務(wù)的同時，還負(fù)責(zé)獲取任務(wù)結(jié)果，跟蹤任務(wù)狀態(tài)等工作，相當(dāng)于是原任務(wù)的一個代理

以上即是AbstractExecutorService負(fù)責(zé)的工作，它是ExecutorService關(guān)于任務(wù)跟蹤業(yè)務(wù)的相關(guān)實現(xiàn)(解決方案即是代理任務(wù))，繼承了AbstractExecutorService的任務(wù)執(zhí)行器既可以實現(xiàn)跟蹤任務(wù)的功能

AbstractExecutorService

來看一下AbstractExecutorService的submit方法

public Future<?> submit(Runnable task) {
    if (task == null) throw new NullPointerException();
    // 生成一個依賴于原任務(wù)的新任務(wù)
    RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
    // 執(zhí)行新任務(wù)
    execute(ftask);
    // 返回新任務(wù)(充當(dāng)任務(wù)跟蹤器)
    return ftask;
}

其中newTaskFor方法負(fù)責(zé)生成新任務(wù)，同時也是原任務(wù)的跟蹤器(訂單)

protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
    return new FutureTask<T>(runnable, value);
}

所以整個執(zhí)行過程就是把Runnable或Callable轉(zhuǎn)換為FutureTask的過程，而FutureTask首先是一個新任務(wù)(繼承Runnable)，又是原任務(wù)的跟蹤器(繼承Future)，這種任務(wù)歸類為RunnableFuture

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    void run();
}

FutureTask

接下來就看FutureTask是如何實現(xiàn)跟蹤替換原任務(wù)的，首先它的重點屬性如下

• int state; 存儲原任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)
• Callable<V> callable; 原任務(wù)Runnable也可以適配為返回null的Callable
• Object outcome; 原任務(wù)的返回結(jié)果

再看一下重點方法

1.初始化，存儲原任務(wù)，任務(wù)狀態(tài)為NEW

public FutureTask(Callable<V> callable) {
    if (callable == null)
        throw new NullPointerException();
    this.callable = callable;
    this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}

2.run()，真實的被執(zhí)行任務(wù)，加入狀態(tài)判斷，執(zhí)行原任務(wù)通過try-catch獲取異常，通過outcome保存結(jié)果

public void run() {
    // 如果任務(wù)不是新狀態(tài)，直接返回
    if (state != NEW ||
        !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
                                     null, Thread.currentThread()))
        return;
    try {
        // 獲取原任務(wù)
        Callable<V> c = callable;
        if (c != null && state == NEW) {
            V result;
            boolean ran;
            try {
                // 執(zhí)行原任務(wù)
                result = c.call();
                ran = true;
            } catch (Throwable ex) {
                result = null;
                ran = false;
                // 有異常設(shè)置異常
                setException(ex);
            }
            if (ran)
                // 設(shè)置outcome存儲返回值
                set(result);
        }
    } finally {
        // runner must be non-null until state is settled to
        // prevent concurrent calls to run()
        runner = null;
        // state must be re-read after nulling runner to prevent
        // leaked interrupts
        int s = state;
        if (s >= INTERRUPTING)
            handlePossibleCancellationInterrupt(s);
    }
}

3.get()，獲取結(jié)果，如果狀態(tài)未完成阻塞等待，完成則返回outcome

public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
    int s = state;
    // 如果任務(wù)未完成，阻塞等待
    if (s <= COMPLETING)
        s = awaitDone(false, 0L);
    // 任務(wù)完成，返回結(jié)果    
    return report(s);
}
private V report(int s) throws ExecutionException {
    Object x = outcome;
    if (s == NORMAL)
        return (V)x; // 返回結(jié)果即outcome
    if (s >= CANCELLED)
        throw new CancellationException();
    throw new ExecutionException((Throwable)x);
}

4.cancel()，只要把狀態(tài)設(shè)置為CANCEL，run時就會直接return而不會執(zhí)行原任務(wù)

public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
    // 狀態(tài)變?yōu)镃ANCELLED
    if (!(state == NEW &&
          UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW,
              mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)))
        return false;
    // 如果正在運行調(diào)用interrupt阻斷正在執(zhí)行的任務(wù)
    try {    // in case call to interrupt throws exception
        if (mayInterruptIfRunning) {
            try {
                Thread t = runner;
                if (t != null)
                    t.interrupt();
            } finally { // final state
                UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED);
            }
        }
    } finally {
        finishCompletion();
    }
    return true;
}

總結(jié)

AbstractExecutorService只是實現(xiàn)了讓任務(wù)變得可跟蹤，通過調(diào)包任務(wù)，而具體任務(wù)的執(zhí)行最終依然會調(diào)用execute，這個方法AbstractExecutorService并沒有實現(xiàn)，因為這也是所有執(zhí)行器的差異所在，即按自己的方式選擇線程執(zhí)行任務(wù)， 比如ThreadPoolExecutor線程池的固定線程數(shù)執(zhí)行所有任務(wù)的模式，也就是只需要實現(xiàn)execute方法，而submit則交給父類AbstractExecutorService處理

以上就是java并發(fā)學(xué)習(xí)之Executor源碼解析的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于java并發(fā)Executor的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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