让我们开始来从入门了解一下 Java 的并发编程。

本文主要介绍如何开始创建线程以及管理线程池,在 Java 语言中,一个最简单的线程如下代码所示:

Runnable runnable = new Runnable(){
public void run(){
System.out.println("Run");
}
}

可通过下面一行代码来启动这个线程:

new Thread(runnable).start();

这是一个再简单不过的例子了,但如果你有许多需要长时间运行的任务同时执行,并需要等所有的这些线程都执行完毕,还想得到一个返回值,那么这就有点小小难度了。但 Java 已经有解决方案给你,那就是 Executors ,一个简单的类可以让你创建线程池和线程工厂。

一个线程池使用类 ExecutorService 的实例来表示,通过 ExecutorService 你可以提交任务,并进行调度执行。下面列举一些你可以通过 Executors 类来创建的线程池的类型:

  • Single Thread Executor : 只有一个线程的线程池,因此所有提交的任务是顺序执行,代码:Executors.newSingleThreadExecutor()
  • Cached Thread Pool : 线程池里有很多线程需要同时执行,老的可用线程将被新的任务触发重新执行,如果线程超过60秒内没执行,那么将被终止并从池中删除,代码:Executors.newCachedThreadPool()
  • Fixed Thread Pool : 拥有固定线程数的线程池,如果没有任务执行,那么线程会一直等待,代码:Executors.newFixedThreadPool()
  • Scheduled Thread Pool : 用来调度即将执行的任务的线程池,代码:Executors.newScheduledThreadPool()
  • Single Thread Scheduled Pool : 只有一个线程,用来调度执行将来的任务,代码:Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()

一旦你创建了一个线程池,你就可以往池中通过不同的方法提交执行任务,可提交 Runnable 或者 Callable 到线程池中,该方法返回一个 Future 实例表示任务的状态,如果你提交一个 Runnable ,那么如果任务完成后 Future 对象返回 null。

例如,你编写下面的 Callable:

private final class StringTask extends Callable<String>{
public String call(){
//Long operations return "Run";
}
}

如果你想使用4个线程来执行这个任务10次,那么代码如下:

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);

for(int i = 0; i < 10; i++){
pool.submit(new StringTask());
}

但你必须手工的关闭线程池来结束所有池中的线程:

pool.shutdown();

如果你不这么做,JVM 并不会去关闭这些线程;另外你可以使用 shutdownNow() 的方法来强制关闭线程池,那么执行中的线程也会被中断,所有尚未被执行的任务也将不会再执行。

但这个例子中,你无法获取任务的执行状态,因此我们需要借助 Future 对象:

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);

List<Future<String>> futures = new ArrayList<Future<String>>(10);

for(int i = 0; i < 10; i++){
futures.add(pool.submit(new StringTask()));
} for(Future<String> future : futures){
String result = future.get(); //Compute the result
} pool.shutdown();

不过这段代码稍微有点复杂,而且有不足的地方。如果第一个任务耗费非常长的时间来执行,然后其他的任务都早于它结束,那么当前线程就无法在第一个任务结束之前获得执行结果,但是别着急,Java 为你提供了解决方案——CompletionService。

一个 CompletionService 就是一个服务,用以简化等待任务的执行结果,实现的类是 ExecutorCompletionService,该类基于 ExecutorService,因此我们可试试下面的代码:

ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);
CompletionService<String> pool = new ExecutorCompletionService<String>(threadPool); for(int i = 0; i < 10; i++){
pool.submit(new StringTask());
} for(int i = 0; i < 10; i++){
String result = pool.take().get(); //Compute the result
} threadPool.shutdown();

通过这段代码,我们可以根据执行结束的顺序获取对应的结果,而无需维护一个 Future 对象的集合。

这就是本文的全部,通过 Java 为我们提供的各种工具,可以方便的进行多任务的编程,通过使用 Executors、ExecutorService 以及 CompletionService 等工具类,我们可以创建复杂的并行任务执行算法,而且可以轻松改变线程数。

希望这篇短文能有助于你对并发编程的理解。

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