[转载]Java8并发教程 - Thread和Executors

原文：Java8并发教程 - Thread和Executors

本教程分为三个部分,这是第一部分.

在本教程中,我们大量使用了Java8 中的 lambda表达式.如果你对此不是很熟悉,请自行查阅资料来了解. 当然,你也可以看这篇.

1 Thread and Runnable

现代操作系统,都支持通过进程和线程来实现并发.进程是程序的运行时的实例.程序是静态的,而进程是动态的.进程与进程之间,相互独立.例如,如果你运行一个Java程序,操作系统就会生成一个和其他进程并行运行的进程.而在进程内部,我们又可以通过使用线程来并发的执行操作,并充分利用现代机器多核的优势.

Java从JDK1.0开始,便开始支持线程了.我们在启动一个线程之前,必须告诉它要它执行什么操作.我们可以通过实现Runnable接口来告诉线程它要执行的操作,如下图所示:

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我们通过lambda表达式来实现了Runnable接口.我们让它做的事是,将线程的名称输出到控制台.在我们启动线程之前,我们先直接启动Runnable,看看会发生什么.

结果应该是这样:

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或者是这样:

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因为新创建的线程和主线程现在是并行运行,所以我们并不能确定最后的那两行输出的顺序.而且因为这种顺序的不确定性,导致并发编程比单线程编程要困难的多.

我们可以让线程暂停一段时间.我们一般用这来模拟需要执行很长时间的任务的线程.

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如果你运行上面的代码,你会看到,第一条输出和第二条输出中间,间隔了一秒. TimeUnit是一个很有用的枚举,它简化了对时间单元的处理.

使用Thread类来编程,很容易产生错误.所以,Java在2004年发布的JAVA5引入了Concurrency API.这些API位于java.util.concurrent包中,并且包含很多有用的类.从那之后,这些Concurrency API就包含在每个Java版本中了.甚至在Java8中,又为并发引入了新的类和方法.

下面我们来看一下Concurrency API中,最重要的那部分- executor services.

Executors

Concurrency API打算用ExecutorService来取代Thread.Executor能够运行异步任务,并且管理着一个线程池.线程池中的线程都可以被复用.所以我们只需要通过一个executor service,就能运行很多的需要并发执行的任务.

下面这个例子演示了如何使用ExecutorService:

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Executors是一个工厂类,我们可以用它来创建各种各样的Executor Service.这里创建了一个只有一个线程的Executor Service.

输出的结果很容易理解.你可能会注意到,这个程序一直在运行,一直都不停止.实际上,我们需要手动停掉Executor,否则它会一直运行,来监听新的任务.

ExecutorService提供了两个方法,让我们停掉Executor.一个是shutdown(),它会等待当前正在运行的任务停止.另一个是shutdownNow(),它会中断全部的正在运行的任务,并让Executor立即停止.

我们使用如下图所示的这种方式,来停掉Executor更好:

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Executor会等待一段时间,让正在运行的任务运行完.超过五秒之后,就停掉全部的正在运行的task.

Callables和Futures

除了Runnable,Executor还接受Callable作为参数.Callable和Runnable的区别在于,Callable是有返回值的.

下图中的Callable,会先暂停一秒钟,然后输出一个整数:

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通过Callable来创建Executor的方式,和通过Runnable来创建Executor的方式一样.那么我们如何来获取Callable的返回值呢?我们可以通过Future对象来获取.因为submit()方法是非阻塞的,它不会等待任务完成,然后直接返回任务的返回值.而是通过返回一个Future对象,其中会封装任务的返回值.等任务完成后,我们就能通过这个Future对象,来获取Callable的返回值.

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在通过submit()方法提交完任务之后,我们通过isDone()方法,来查看Future对象是否完成.这里当然不会,因为线程会在返回值之前,先暂停一秒.

调用get()方法,会阻塞当前线程,直到** callable执行完毕.现在 Future**对象完成了,我们可以在控制台中,看到如下结果:

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Future对象和Executor Service之间,有轻微的耦合.需要注意的是,如果你在Future完成之前,结束Executor,那么它会抛出异常.

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你可能已经注意到了,这里我们是通过newFixedThreadPool(1)方法,来创建的ExecutorService,它会创建一个只有一个线程的线程池.其等价与newSingleThreadExecutor.但是我们可以通过调整其参数来改变该线程池的大小.

2 Timeouts

future.get()方法,会阻塞当前线程,直到Callable执行完毕.那如果Callable执行的是一个死循环呢?这会导致我们的程序失去响应.我们可以通过设置超时时间,来解决这个问题:

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上面的代码会抛出TimeoutException:

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你应该知道为何抛出这个异常:我们设置其最多等待1秒,但是Callable执行却需要两秒.

3 InvokeAll

Executor Service支持通过调用invokeAll()方法,来传入多个Callable,实现一次执行多个任务的目的.这个方法,其参数是Callable的集合,其返回值,是** Future**对象的集合.

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4 InvokeAny

另一个一次执行多个任务的方法是invokeAny()方法,这个方法和invokeAll()方法,有一些不同.这个方法不会返回Future对象,它会一直等到第一个Callable运行结束,然后返回其返回值.

我们使用下面的帮助类,来生成Callable.

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然后执行下面的代码,它会返回需要执行的时间最短的任务的返回值:

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上面的代码中,通过newWorkStealingPool()来创建了另一种ExecutorService.这种ExecutorService,其线程池中的线程的数量,默认为我们的机器的核数.

5 Scheduled Executors

我们现在已经知道如何来通过Executor Service启动线程了.那如果有一个任务,需要重复运行很多次,或者定时执行,那我们该怎么办呢?

我们可以使用Scheduled Executors.

下面的代码,会在三秒后,启动一个线程来执行任务:

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schedule()方法,会返回一个ScheduleFuture,相对于普通的Future来说,它增加了一个getDelay方法,来查看还剩多少时间来启动线程执行任务.

ScheduleExecutorService提供了scheduleAtFixedRate()和scheduleWithFixedDelay()这两个方法.前者会按一定的频率来执行任务.下面的例子会每秒执行一次任务:

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scheduleAtFixedRate()方法指定的间隔,不包括任务执行的时间.所以,如果你让那些需要两秒来执行的任务,每隔一秒执行一次,线程池会很快达到容量上限.

针对上面的那种情况,你应当使用scheduleWithFixedDelay()方法.这个方法的参数,是一个任务完成后,再过多久才执行下一个任务.

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原文地址

http://winterbe.com/posts/2015/04/07/java8-concurrency-tutorial-thread-executor-examples/

作者：AlstonWilliams
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