Java并发编程：Executor框架全解析

从现在开始，我们要努力学习啦！今天我给大家带来《Java并发编程：Executor框架详解》，感兴趣的朋友请继续看下去吧！下文中的内容我们主要会涉及到等等知识点，如果在阅读本文过程中有遇到不清楚的地方，欢迎留言呀！我们一起讨论，一起学习！

Executor框架是Java中用于高效管理线程的并发工具，核心接口为Executor，常用实现是ExecutorService，通过线程池统一调度任务。它支持Runnable和Callable任务提交，其中Future可用于获取异步执行结果。常见线程池包括固定大小、单线程、缓存型和定时线程池，推荐在生产环境中使用ThreadPoolExecutor手动配置以避免资源问题。使用完毕后需调用shutdown()关闭线程池，确保资源正确释放。

在Java并发编程中，直接使用线程（Thread）创建和管理任务会带来资源消耗大、难以控制并发数量等问题。为了解决这些问题，Java提供了Executor框架，它位于java.util.concurrent包中，是并发编程的重要工具。通过Executor框架，我们可以更高效、更安全地管理和调度线程。

什么是Executor框架？

Executor框架是一套用于统一创建、提交和执行任务的高级并发工具。它的核心接口是Executor，最常用的实现是ExecutorService，它可以管理线程池并提供任务调度能力。

简单来说，你不需要手动创建线程，而是把任务（Runnable或Callable）提交给线程池，由线程池来决定何时以及如何执行这些任务。

常见线程池类型

Java通过Executors工具类提供了几种常见的线程池实现：

• newFixedThreadPool(int nThreads)：创建固定大小的线程池。当任务数超过线程数时，多余的任务会在队列中等待。
• newSingleThreadExecutor()：创建一个单线程的线程池，保证所有任务按顺序执行。
• newCachedThreadPool()：创建一个可缓存的线程池，线程数根据需要自动扩展，空闲线程会在60秒后被回收。
• newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：支持定时及周期性任务执行的线程池。

基本使用示例

下面是一个使用ExecutorService执行任务的简单例子：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ExecutorExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个包含3个线程的线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        // 提交多个任务
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            int taskId = i;
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("任务 " + taskId + " 正在由线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 执行");
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
                System.out.println("任务 " + taskId + " 完成");
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
        try {
            if (!executor.awaitTermination(60, java.util.concurrent.TimeUnit.SECONDS)) {
                executor.shutdownNow();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            executor.shutdownNow();
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

这段代码创建了一个固定大小为3的线程池，并提交了5个任务。由于只有3个线程，最多同时运行3个任务，其余任务会排队等待。

Callable与Future获取返回值

除了Runnable，还可以使用Callable提交有返回值的任务。通过submit()方法返回的Future对象可以获取任务结果或检查执行状态。

import java.util.concurrent.*;

public class CallableExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();

        Callable<Integer> task = () -> {
            System.out.println("正在计算...");
            Thread.sleep(1000);
            return 42;
        };

        Future<Integer> future = executor.submit(task);

        System.out.println("任务已提交，等待结果...");
        Integer result = future.get(); // 阻塞直到结果返回
        System.out.println("结果是：" + result);

        executor.shutdown();
    }
}

在这个例子中，我们通过Future.get()获取异步任务的返回值。如果任务还未完成，调用get()会阻塞当前线程。

基本上就这些。掌握Executor框架能让你写出更清晰、高效的并发程序。合理使用线程池不仅能提升性能，还能避免系统资源被过度消耗。不复杂但容易忽略的是关闭线程池这个步骤，记得在程序结束前调用shutdown()。

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