JUC之Executor，ExecutorService接口，AbstractExecutorService类

java多线程的Executor中定义了一个execut方法，ExecutorService接口继承了Executor接口，并进行了功能的扩展组合，定义了shutdown，shutdownNow，submit，invokeAll，invokeAny；而AbstractExecutorService类是一个模板类，实现了ExecutorService接口，对于公共行为进行了实现，同时对于具体的行为采用钩子函数的形式交由子类实现，它主要定义了invokeAll，invokeAny方法，具体的execute方法交由子类进行实现。

Executor接口：

一个执行提交任务的接口，只定义了一个执行任务的接口，入参为一个Runnable任务。ThreadPoolExecutor类提供一个可扩展的线程池实现。Executors类为这些executor提供了方便的工厂方法。

public interface Executor {
    // 在将来的某个时间执行给定的命令。命令可以在一个新线程中执行，在一个池线程中执行，或者在调用线程中执行，由Executor实现决定。
    void execute(Runnable command);
}

ExecutorService接口：

public interface ExecutorService extends Executor {

    /**
     * 启动一个有序的关闭，在此关闭中执行先前提交的任务，但不接受新的任务。如果已经关闭，则调用没有额外的效果。此方法不等待先前提交的任务完成执行。使用awaitTermination来实现。
     */
    void shutdown();

    /**
     * 尝试停止所有正在执行的任务，停止等待任务的处理，并返回等待执行的任务列表。此方法不会等待主动执行的任务终止。 使用awaitTermination来做到这一点。
     */
    List<Runnable> shutdownNow();

    /**
     * 如果此执行程序已关闭，则返回true。
     */
    boolean isShutdown();

    /**
     * 如果关闭后所有任务都已完成，则返回true。请注意，除非先调用shutdown或shutdownNow，否则isTerminated永远不会true。
     */
    boolean isTerminated();

    /**
     * 阻塞直到所有任务在关闭请求后完成执行，或发生超时，或当前线程被中断，以先发生者为准。
     */
    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

    /**
     * 执行带返回值的任务
     */
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);

    /**
     * 提交一个 Runnable 任务以供执行，并返回一个代表该任务的 Future。
     */
    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);

    /**
     * 提交一个 Runnable 任务以供执行，并返回一个代表该任务的 Future。 Future 的get方法将在成功完成后返回null。
     */
    Future<?> submit(Runnable task);

    /**
     * 执行给定的任务，返回一个 Futures 列表，在所有完成时保存它们的状态和结果。
     */
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException;

    /**
     * 执行给定的任务，当全部完成或超时到期时，返回一个保存其状态和结果的 Futures 列表，以先发生者为准。
     */
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                  long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

    /**
     * 执行给定的任务，返回成功完成的任务的结果（即不抛出异常），如果有的话。 在正常或异常返回时，未完成的任务将被取消。
     */
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException;

    /**
     * 执行给定的任务，返回已成功完成的任务的结果（即，不抛出异常），如果在给定的超时时间之前执行任何操作。 在正常或异常返回时，未完成的任务将被取消。
     */
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                    long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

AbstractExecutorService类：

public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService {

    /**
     * 为给定的可运行和默认值返回RunnableFuture。
     */
    protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
        return new FutureTask<T>(runnable, value);
    }

    /**
     * 为给定的可调用任务返回RunnableFuture。
     */
    protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
        return new FutureTask<T>(callable);
    }

    public Future<?> submit(Runnable task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

    public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task, result);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

    /**
     * 主要操作步骤
     */
    private <T> T doInvokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                              boolean timed, long nanos)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
        // 判空
        if (tasks == null)
            throw new NullPointerException();
        int ntasks = tasks.size();
        if (ntasks == 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        ArrayList<Future<T>> futures = new ArrayList<>(ntasks); //任务结果集合
        // 线程池包装器
        ExecutorCompletionService<T> ecs = new ExecutorCompletionService<T>(this);
        try {

            ExecutionException ee = null;
            final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
            Iterator<? extends Callable<T>> it = tasks.iterator();

            // 首先开启一项任务
            futures.add(ecs.submit(it.next()));
            --ntasks;
            int active = 1;

            for (;;) {
                Future<T> f = ecs.poll(); // 轮询
                if (f == null) {
                    // 如果还有任务未执行，则继续提交一个任务执行，待执行任务数减一，活跃数加一
                    if (ntasks > 0) {
                        --ntasks;
                        futures.add(ecs.submit(it.next()));
                        ++active;
                    } // 如果活跃数为0，跳出循环，
                    else if (active == 0)
                        break;
                    else if (timed) { // 如果设置了延时，则进行延时轮询
                        f = ecs.poll(nanos, NANOSECONDS);
                        if (f == null) // 延时轮询后获取不到结果，则抛出超时异常
                            throw new TimeoutException();
                        nanos = deadline - System.nanoTime();
                    }
                    else
                        f = ecs.take(); // 阻塞获取
                }
                if (f != null) {
                    --active; //活跃数减一
                    try {
                        return f.get(); //返回结果值
                    } catch (ExecutionException eex) {
                        ee = eex;
                    } catch (RuntimeException rex) {
                        ee = new ExecutionException(rex);
                    }
                }
            }

            if (ee == null)
                ee = new ExecutionException();
            throw ee;

        } finally {
            cancelAll(futures); // 取消执行任务
        }
    }

    public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException {
        try {
            return doInvokeAny(tasks, false, 0);
        } catch (TimeoutException cannotHappen) {
            assert false;
            return null;
        }
    }

    public <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                           long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
        return doInvokeAny(tasks, true, unit.toNanos(timeout));
    }

    public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException {
        if (tasks == null) // 判空
            throw new NullPointerException();
        ArrayList<Future<T>> futures = new ArrayList<>(tasks.size());
        try { // 执行所有的任务
            for (Callable<T> t : tasks) {
                RunnableFuture<T> f = newTaskFor(t);
                futures.add(f);
                execute(f);
            }
            for (int i = 0, size = futures.size(); i < size; i++) {
                Future<T> f = futures.get(i);
                if (!f.isDone()) { // 如果任务未完成，则阻塞等待任务完成
                    try { f.get(); }
                    catch (CancellationException | ExecutionException ignore) {}
                }
            }
            return futures; // 返回结果集
        } catch (Throwable t) {
            cancelAll(futures); // 取消执行任务
            throw t;
        }
    }

    public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                         long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
        if (tasks == null)
            throw new NullPointerException();
        final long nanos = unit.toNanos(timeout);
        final long deadline = System.nanoTime() + nanos;
        ArrayList<Future<T>> futures = new ArrayList<>(tasks.size());
        int j = 0;
        timedOut: try {
            for (Callable<T> t : tasks)
                futures.add(newTaskFor(t));

            final int size = futures.size();

            // 如果超时，则跳出循环
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (((i == 0) ? nanos : deadline - System.nanoTime()) <= 0L)
                    break timedOut;
                execute((Runnable)futures.get(i));
            }

            for (; j < size; j++) {
                Future<T> f = futures.get(j);
                if (!f.isDone()) { // 若任务未完成，则延时等待
                    try { f.get(deadline - System.nanoTime(), NANOSECONDS); }
                    catch (CancellationException | ExecutionException ignore) {}
                    catch (TimeoutException timedOut) {
                        break timedOut;
                    }
                }
            }
            return futures;
        } catch (Throwable t) {
            cancelAll(futures); // 取消执行任务
            throw t;
        }
        cancelAll(futures, j); // 取消执行任务
        return futures;
    }

    private static <T> void cancelAll(ArrayList<Future<T>> futures) {
        cancelAll(futures, 0);
    }

    private static <T> void cancelAll(ArrayList<Future<T>> futures, int j) {
        for (int size = futures.size(); j < size; j++)
            futures.get(j).cancel(true);
    }
}