Executor执行框架源代码分析（一）——executor、threadFactory、ThreadPoolExecutor 、Future组件的关系及作用

       executor执行框架是JDK1.5新增的，用于专注于任务执行的框架。其最大的特点就是将任务的创建和任务的执行分离，松耦合，已达到最大限度的利用计算机资源（线程和内存等）。在并发编程中，executor是一个必备的工具。

     在分析源代码之前，首先需要对executor框架的整体结构有一定了解，以保证在进行源代码分析时，可以有很好的分析路线，不至于被绕晕。excutor框架最顶层是由四个部分构成：
       1、ThreadFactory ： 负责线程的创建，任务的执行是依靠线程完成的。
       2、Executor ： 负责线程的运行。
       4、ThreadPoolExecutor : 负责对ThreadFactory创建的线程进行管理和调度。
       3、Future  :   获取任务的结果。因为任务是被放入线程中，启动线程进行异步执行。此时就需要一个对象来接收异步计算的结果（没有结果，也是一种特殊的结果）。Future就是用来接收这个返回结果的。这个结果可以是预期的结果，也可以是一个异常(Exception)。

一 、 ThreadFactory 

       ThreadFactory是一个接口，其中只有一个方法，即newThread(Runnable r)。从这个方法名字就可以知道，这接口是用来创建新的线程的。其使用也很简单，仅仅只需要实现newThread方法，根据自己的需要进行线程的创建即可。采用这种工厂方法的方式创建线程的优势在于，用户可以根据自己的需要进行线程的创建，同时用户也可以自定义线程工厂，比如保存线程创建线程的数量的ThreadFactory，创建特定优先级的线程的TrheadFacotry等等。

二、Executor

       Executor也是一个接口，接口只有一个execute(Runnable command)方法。从发名字就可以知晓，这个方法是用于执行线程的。但是，Executor的定义过于单一，比如：当我们一次提交多个Runnable时，没有类似executorAny、executorAll这样的方法，用于执行任意Runnable和所有Runnable的方法。因此，Executor框架中提供了另外一个接口，即ExecutorService。ExecutorService是Executor的子接口。下面是ExecutorService中定义的方法：

   
    void shutdown();

    List shutdownNow();

    boolean isShutdown();

    boolean isTerminated();

    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)

     Future submit(Callable task);

     Future submit(Runnable task, T result);

    Future submit(Runnable task);

     List> invokeAll(Collection> tasks)

     List> invokeAll(Collection> tasks,long timeout, TimeUnit unit)

     T invokeAny(Collection> tasks) 
	
     T invokeAny(Collection> tasks, long timeout, TimeUnit unit)

ExecutorService扩展了Executor接口，定义各种各样的线程运行方式（invokeAny、 invokeAll等）。进行了这种分离之后，Executor和ExecutorService的各自的职责就很清晰了，更符合面向对象的编程思想。

三、ThreadPoolExecutor 

       ThreadPoolExecutor是一个类，其主要维护两个重要的资源：第一，线程（Thread）；第二，任务（task）。因此，ThreadPoolExecutor 有两个很重要的属性： workers，workQueue。workers是一个HashSet集合，这里的泛型Worker对象中持有一个Thread，也就是说workers是一个线程集合。workQueue是BlockingQueue队列，用于保存新增的且没有被运行的task。

       ThreadPoolExecutor主要用于解决两个问题：第一，优化性能，ThreadPoolExecutor采用线程池的方式实现，可以线程线程的数量，减少线程上下文的切换和计算资源的耗尽。此外，ThreadPoolExecutor的线程池可以重复利用线程，减少资源浪费，提升性能。第二，线程和资源的管理，ThreadPoolExecutor维护众多的属性，比如：已完成任务的数量、活跃的线程数量、任务拒绝策略、超时时间等等。

四、Future

       Future用于获取任务的结果。因为任务是被放入线程中执行的，整个执行是异步的。因此，当任务运行完成后，需要一个对象来接收异步计算的结果（没有结果，也是一种特殊的结果）。Future就是用来接收这个返回结果的。这个结果可以是预期的结果，也可以是一个异常(Exception)。

      综上所述，在Executor框架中，首先通过ThreadFactory创建线程；紧接着，通过ThreadPoolExecutor来管理ThreadFactory创建的线程和需要执行的任务；等到执行的时机成熟，则使用Executor来执行具体的任务；最后，通过Future对象来获取任务的执行结果。