java concurrent包中任务执行框架分析

提到java并发编程必然绕不过java的线程和任务接口；那么，构建java多线程程序，必然需要使用到Thread类和Runnable接口；此处，只考虑异步任务创建、线程创建与启动，暂时不考虑线程互斥和同步、线程安全等；看看通常异步任务创建与线程创建、启动，通常使用两种方式创建任务、并启动线程执行任务：
方式一：继承Thread，重写run方法

class Task extends Thread{

	@Override
	public void run() {
		//do something
	}
	
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
		Task thread = new Task();
		thread.start();
		Thread.sleep(1000);
	}
	
}

方式二：任务实现Runnable接口，启动线程执行任务

class Task implements Runnable {

	@Override
	public void run() {
		//do something
	}
	
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
		Thread thread = new Thread(new Task());
		thread.start();
		Thread.sleep(1000);
	}
	
}

从示例观察，整个线程创建、执行存在一下问题：

• 任务与线程概念耦合，线程与任务之间界限模糊
• 线程管理由任务提交者全权负责，职责模糊
• 线程无法重复利用，造成线程的重复创建与销毁--由于Thread执行完毕，不能再次执行其他任务
• 对于需要线程管理、状态查询等等功能，没有很好的支持
• 当需要查询任务返回结果、查询任务执行状态，中断任务执行等等管理功能时，都需要自行设计复杂的任务实现

再来看看java.util.concurrent包，对于上述问题，新的并发框架都给出了很不错的解决方案，提供了一下几个职责模型：

• 任务类型：Runnable无返回结果、Callable有返回结果
• 任务与线程执行分离：Executor
• 执行线程管理与任务管理：ExecutorService
• 任务管理功能：Future
• 基于线程池的线程执行管理：ThreadPoolExecutor

此外，还提供了定时任务执行ScheduledExecutorService；任务生产者与消费者解耦CompletionService等等；具体看看关于java.util.concurrent包中线程与任务执行的核心类图：

各个核心接口的职责：

 

接口/类	职责
Executor	执行提交的Runnable任务；该接口解耦了任务提交与任务执行(线程使用、调度等等)
ExecutorService	提供了管理线程终止的方法、以及返回跟踪一个或多个异步任务的Future方法
ScheduledExecutorService	管理任务延迟执行或者周期执行
CompletionService	解耦异步任务生产与已完成任务结果消费
AbstractExecutorService	提供默认实现
ThreadPoolExecutor	提供基于线程池执行提交任务的机制，通常使用Executors工厂方法配置
Worker	ThreadPoolExecutor中线程池中最小单元，工作线程；用户提交任务都是由这些工作线程执行
ThreadFactory	创建新线程接口
Future	管理异步任务，并获取异步任务计算结果
RunnableFuture	代理异步任务执行；其run方法执行完成使得Future完成，并且可以获取结果
ScheduledFuture	延迟任务管理接口
RunnableScheduledFuture	可执行的延迟任务管理接口
FutureTask	异步任务管理接口默认实现
QueueingFuture	异步任务执行完毕时，进入阻塞队列

 

上述关键接口的满足了对于任务与线程区分管理、线程创建、任务执行管理、线程池管理、异步任务管理等等功能；

同时，还提供了Executors工厂方法管理线程池、任务封装等等功能

 

可以发现线程与任务管理框架的核心实现在于ThreadPoolExecutor，以及任务管理实现FutureTask；如果需要深入线程管理与调度、任务管理可以深入分析这两个类的实现