Executor, ExecutorService 和 Executors 间的不同

java.util.concurrent.Executor, java.util.concurrent.ExecutorService, java.util.concurrent. Executors 这三者均是 Java Executor 框架的一部分,用来提供线程池的功能。因为创建和管理线程非常心累,并且操作系统通常对线程数有限制,所以建议使用线程池来并发执行任务,而不是每次请求进来时创建一个线程。使用线程池不仅可以提高应用的响应时间,还可以避免”java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread” 之类的错误。

在 Java 1.5 时,开发者需要关心线程池的创建和管理,但在 Java 1.5 之后 Executor 框架提供了多种内置的线程池,例如:FixedThreadPool(包含固定数目的线程),CachedThreadPool(可根据需要创建新的线程)等等。

Executor

Executor, ExecutorService, 和 Executors 最主要的区别是 Executor 是一个抽象层面的核心接口(大致代码如下)。

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

不同于 java.lang.Thread 类将任务和执行耦合在一起, Executor 将任务本身和执行任务分离,可以阅读 difference between Thread and Executor 来了解 Thread 和 Executor 间更多的不同。

ExecutorService

ExecutorService 接口 对 Executor 接口进行了扩展,提供了返回 Future 对象,终止,关闭线程池等方法。当调用 shutDown 方法时,线程池会停止接受新的任务,但会完成正在 pending 中的任务。

Future 对象提供了异步执行,这意味着无需等待任务执行的完成,只要提交需要执行的任务,然后在需要时检查 Future 是否已经有了结果,如果任务已经执行完成,就可以通过 Future.get() 方法获得执行结果。需要注意的是,Future.get() 方法是一个阻塞式的方法,如果调用时任务还没有完成,会等待直到任务执行结束。

通过 ExecutorService.submit() 方法返回的 Future 对象,还可以取消任务的执行。Future 提供了 cancel() 方法用来取消执行 pending 中的任务。

ExecutorService 部分代码如下:

public interface ExecutorService extends Executor {
	void shutdown();
	<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
	<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
	<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
}

Executors

Executors 是一个工具类,类似于 Collections。提供工厂方法来创建不同类型的线程池,比如 FixedThreadPool 或 CachedThreadPool。

Executors 部分代码:

public class Executors {
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
        }
        
     public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>());
        }
}

下面详细看一下三者的区别:

Executor vs ExecutorService vs Executors

正如上面所说,这三者均是 Executor 框架中的一部分。Java 开发者很有必要学习和理解他们,以便更高效的使用 Java 提供的不同类型的线程池。总结一下这三者间的区别,以便大家更好的理解:

  • Executor 和 ExecutorService 这两个接口主要的区别是:ExecutorService 接口继承了 Executor 接口,是 Executor 的子接口
  • Executor 和 ExecutorService 第二个区别是:Executor 接口定义了 execute()方法用来接收一个Runnable接口的对象,而 ExecutorService 接口中的 submit()方法可以接受Runnable和Callable接口的对象。
  • Executor 和 ExecutorService 接口第三个区别是 Executor 中的 execute() 方法不返回任何结果,而 ExecutorService 中的 submit()方法可以通过一个 Future 对象返回运算结果。
  • Executor 和 ExecutorService 接口第四个区别是除了允许客户端提交一个任务,ExecutorService 还提供用来控制线程池的方法。比如:调用 shutDown() 方法终止线程池。可以通过 《Java Concurrency in Practice》 一书了解更多关于关闭线程池和如何处理 pending 的任务的知识。
  • Executors 类提供工厂方法用来创建不同类型的线程池。比如: newSingleThreadExecutor() 创建一个只有一个线程的线程池,newFixedThreadPool(int numOfThreads)来创建固定线程数的线程池,newCachedThreadPool()可以根据需要创建新的线程,但如果已有线程是空闲的会重用已有线程。

总结

下表列出了 Executor 和 ExecutorService 的区别:

译者注

个人觉得,利用 Executors 类提供的工厂方法来创建一个线程池是很方便,但对于需要根据实际情况自定义线程池某些参数的场景,就不太适用了。

举个例子:
当线程池中的线程均处于工作状态,并且线程数已达线程池允许的最大线程数时,就会采取指定的饱和策略来处理新提交的任务。总共有四种策略:

  • AbortPolicy: 直接抛异常
  • CallerRunsPolicy: 用调用者的线程来运行任务
  • DiscardOldestPolicy: 丢弃线程队列里最近的一个任务,执行新提交的任务
  • DiscardPolicy 直接将新任务丢弃

如果使用 Executors 的工厂方法创建的线程池,那么饱和策略都是采用默认的 AbortPolicy,所以如果我们想当线程池已满的情况,使用调用者的线程来运行任务,就要自己创建线程池,指定想要的饱和策略,而不是使用 Executors 了。

所以我们可以根据需要创建 ThreadPoolExecutor(ExecutorService接口的实现类) 对象,自定义一些参数,而不是调用 Executors 的工厂方法创建。

当然,在使用 Spring 框架的项目中,也可以使用 Spring 提供的 ThreadPoolTaskExecutor 类来创建线程池。ThreadPoolTaskExecutor 与 ThreadPoolExecutor 类似,也提供了许多参数用来自定义线程池,比如:核心线程池大小,线程池最大数量,饱和策略,线程活动保持时间等等。

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