ExecutorService、Callable、Future

    在Java中，如果需要设定代码执行的最长时间，即超时，可以用Java线程池ExecutorService类配合Future接口来实现。 Future接口是Java标准API的一部分，在java.util.concurrent包中。Future接口是Java线程Future模式的实现，可以来进行异步计算。
    
    Future模式可以这样来描述：我有一个任务，提交给了Future，Future替我完成这个任务。期间我自己可以去做任何想做的事情。一段时间之后，我就便可以从Future那儿取出结果。就相当于下了一张订货单，一段时间后可以拿着提订单来提货，这期间可以干别的任何事情。其中Future 接口就是订货单，真正处理订单的是Executor类，它根据Future接口的要求来生产产品。

    Future接口提供方法来检测任务是否被执行完，等待任务执行完获得结果，也可以设置任务执行的超时时间。这个设置超时的方法就是实现Java程序执行超时的关键。

    Future接口是一个泛型接口，严格的格式应该是Future<V>，其中V代表了Future执行的任务返回值的类型。 Future<V>代表一个异步执行的操作，通过get()方法可以获得操作的结果，如果异步操作还没有完成，则，get()会使当前线程阻塞。FutureTask<V>实现了Future<V>和Runable<V>。Callable代表一个有返回值得操作。

    Executors类，提供了一系列工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口。
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
    创建固定数目线程的线程池。
    public static ExecutorService newCachedThreadPool()
    创建一个可缓存的线程池，调用execute 将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
    创建一个单线程化的Executor。
    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
    创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。
    
    下面看3个小例子：
    例1：
    

package com.paincupid.springmvc;

import java.util.concurrent.*;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;

@SuppressWarnings("unchecked")
public class Test {
	public static void main(String[] args) throws ExecutionException,
			InterruptedException {
		System.out.println("----程序开始运行----");
		Date date1 = new Date();
		int taskSize = 5;
		// 创建一个线程池
		ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);
		// 创建多个有返回值的任务
		List<Future> list = new ArrayList<Future>();
		for (int i = 0; i < taskSize; i++) {
			Callable c = new MyCallable(i + " ");
			// 执行任务并获取Future对象
			Future f = pool.submit(c);
			list.add(f);
		}
		// 关闭线程池
		pool.shutdown();

		// 获取所有并发任务的运行结果
		for (Future f : list) {
			// 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台
			System.out.println(">>>" + f.get().toString());
		}

		Date date2 = new Date();
		System.out.println("----程序结束运行----，程序运行时间【"
				+ (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】");
	}
}

class MyCallable implements Callable {
	private String taskNum;

	MyCallable(String taskNum) {
		this.taskNum = taskNum;
	}

	public Object call() throws Exception {
		System.out.println(">>>" + taskNum + "任务启动");
		Date dateTmp1 = new Date();
		Thread.sleep(1000);
		Date dateTmp2 = new Date();
		long time = dateTmp2.getTime() - dateTmp1.getTime();
		System.out.println(">>>" + taskNum + "任务终止");
		return taskNum + "任务返回运行结果,当前任务时间【" + time + "毫秒】";
	}
}

    例2：
    

package com.paincupid.springmvc;

import java.util.ArrayList;  
import java.util.List;  
import java.util.concurrent.Callable;  
import java.util.concurrent.ExecutionException;  
import java.util.concurrent.ExecutorService;  
import java.util.concurrent.Executors;  
import java.util.concurrent.Future;  
import java.util.concurrent.FutureTask;  
 /**
  * 
  * @author paincupid
  *	 本例原文，推荐地址：http://www.iteye.com/topic/366591
  */
public class ConcurrentCalculator {  
  
    private ExecutorService exec;  
    private int cpuCoreNumber;  
    private List<Future<Long>> tasks = new ArrayList<Future<Long>>();  
  
    // 内部类  
    class SumCalculator implements Callable<Long> {  
        private int[] numbers;  
        private int start;  
        private int end;  
  
        public SumCalculator(final int[] numbers, int start, int end) {  
            this.numbers = numbers;  
            this.start = start;  
            this.end = end;  
        }  
  
        public Long call() throws Exception {  
            Long sum = 0l;  
            for (int i = start; i < end; i++) {  
                sum += numbers[i];  
            }  
            return sum;  
        }  
    }  
  
    public ConcurrentCalculator() {  
        cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();  
        exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);  
    }  
  
    public Long sum(final int[] numbers) {  
        // 根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor  
        for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {  
            int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;  
            int start = increment * i;  
            int end = increment * i + increment;  
            if (end > numbers.length)  
                end = numbers.length;  
            SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);  
            FutureTask<Long> task = new FutureTask<Long>(subCalc);  
            tasks.add(task);  
            if (!exec.isShutdown()) {  
                exec.submit(task);  
            }  
        }  
        return getResult();  
    }  
  
    /** 
     * 迭代每个只任务，获得部分和，相加返回 
     *  
     * @return 
     */  
    public Long getResult() {  
        Long result = 0l;  
        for (Future<Long> task : tasks) {  
            try {  
                // 如果计算未完成则阻塞  
                Long subSum = task.get();  
                result += subSum;  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            } catch (ExecutionException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
        return result;  
    }  
  
    public void close() {  
        exec.shutdown();  
    }  
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException,InterruptedException {
        int[] numbers = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11 };  
        ConcurrentCalculator calc = new ConcurrentCalculator();  
        Long sum = calc.sum(numbers);  
        System.out.println(sum);  
        calc.close();  
    }
}  

    在刚在的例子中，getResult()方法的实现过程中，迭代了FutureTask的数组，如果任务还没有完成则当前线程会阻塞，如果我们希望任意字任务完成后就把其结果加到result中，而不用依次等待每个任务完成，可以使CompletionService。生产者submit()执行的任务。使用者take()已完成的任务，并按照完成这些任务的顺序处理它们的结果 。也就是调用CompletionService的take方法是，会返回按完成顺序放回任务的结果，CompletionService内部维护了一个阻塞队列BlockingQueue，如果没有任务完成，take()方法也会阻塞。修改刚才的例子使用CompletionService：
    例3：
    

package com.paincupid.springmvc;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.CompletionService;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorCompletionService;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ConcurrentCalculator2 {  
    
    private ExecutorService exec;  
    private CompletionService<Long> completionService;  
  
  
    private int cpuCoreNumber;  
  
    // 内部类  
    class SumCalculator implements Callable<Long> {  
    	private int[] numbers;  
        private int start;  
        private int end;  
  
        public SumCalculator(final int[] numbers, int start, int end) {  
            this.numbers = numbers;  
            this.start = start;  
            this.end = end;  
        }  
  
        public Long call() throws Exception {  
            Long sum = 0l;  
            for (int i = start; i < end; i++) {  
                sum += numbers[i];  
            }  
            return sum;  
        }  
    }  
  
    public ConcurrentCalculator2() {  
        cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();  
        exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);  
        completionService = new ExecutorCompletionService<Long>(exec);  
  
  
    }  
  
    public Long sum(final int[] numbers) {  
        // 根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor  
        for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {  
            int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;  
            int start = increment * i;  
            int end = increment * i + increment;  
            if (end > numbers.length)  
                end = numbers.length;  
            SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);   
            if (!exec.isShutdown()) {  
                completionService.submit(subCalc);  
  
  
            }  
              
        }  
        return getResult();  
    }  
  
    /** 
     * 迭代每个只任务，获得部分和，相加返回 
     *  
     * @return 
     */  
    public Long getResult() {  
        Long result = 0l;  
        for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {              
            try {  
                Long subSum = completionService.take().get();  
                result += subSum;             
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            } catch (ExecutionException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
        return result;  
    }  
  
    public void close() {  
        exec.shutdown();  
    }  
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException,InterruptedException {
        int[] numbers = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11 };  
        ConcurrentCalculator calc = new ConcurrentCalculator();  
        Long sum = calc.sum(numbers);  
        System.out.println(sum);  
        calc.close();  
    }
}  

    最后附上类图关系：