資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：在這個示例中我們使用了一個單線程線程池的。在延遲消逝后，任務(wù)將會并發(fā)執(zhí)行。這是并發(fā)系列教程的第一部分。第一部分線程和執(zhí)行器第二部分同步和鎖第三部分原子操作和
Java 8 并發(fā)教程：線程和執(zhí)行器
原文：Java 8 Concurrency Tutorial: Threads and Executors
譯者：BlankKelly
來源：Java8并發(fā)教程：Threads和Executors
歡迎閱讀我的Java8并發(fā)教程的第一部分。這份指南將會以簡單易懂的代碼示例來教給你如何在Java8中進(jìn)行并發(fā)編程。這是一系列教程中的第一部分。在接下來的15分鐘，你將會學(xué)會如何通過線程，任務(wù)（tasks）和 exector services來并行執(zhí)行代碼。
第一部分：線程和執(zhí)行器
第二部分：同步和鎖
第三部分：原子操作和 ConcurrentMap
并發(fā)在Java5中首次被引入并在后續(xù)的版本中不斷得到增強(qiáng)。在這篇文章中介紹的大部分概念同樣適用于以前的Java版本。不過我的代碼示例聚焦于Java8，大量使用lambda表達(dá)式和其他新特性。如果你對lambda表達(dá)式不屬性，我推薦你首先閱讀我的Java 8 教程。
Thread 和 Runnable所有的現(xiàn)代操作系統(tǒng)都通過進(jìn)程和線程來支持并發(fā)。進(jìn)程是通常彼此獨(dú)立運(yùn)行的程序的實(shí)例，比如，如果你啟動了一個Java程序，操作系統(tǒng)產(chǎn)生一個新的進(jìn)程，與其他程序一起并行執(zhí)行。在這些進(jìn)程的內(nèi)部，我們使用線程并發(fā)執(zhí)行代碼，因此，我們可以最大限度的利用CPU可用的核心（core）。
Java從JDK1.0開始執(zhí)行線程。在開始一個新的線程之前，你必須指定由這個線程執(zhí)行的代碼，通常稱為task。這可以通過實(shí)現(xiàn)Runnable——一個定義了一個無返回值無參數(shù)的run()方法的函數(shù)接口，如下面的代碼所示：
Runnable task = () -> {
String threadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("Hello " + threadName);
};
task.run();
Thread thread = new Thread(task);
thread.start();
System.out.println("Done!");
因?yàn)?b>Runnable是一個函數(shù)接口，所以我們利用lambda表達(dá)式將當(dāng)前的線程名打印到控制臺。首先，在開始一個線程前我們在主線程中直接運(yùn)行runnable。
控制臺輸出的結(jié)果可能像下面這樣：
Hello main Hello Thread-0 Done!
或者這樣：
Hello main Done! Hello Thread-0
由于我們不能預(yù)測這個runnable是在打印"done"前執(zhí)行還是在之后執(zhí)行。順序是不確定的，因此在大的程序中編寫并發(fā)程序是一個復(fù)雜的任務(wù)。
我們可以將線程休眠確定的時間。在這篇文章接下來的代碼示例中我們可以通過這種方法來模擬長時間運(yùn)行的任務(wù)。
Runnable runnable = () -> {
try {
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("Foo " + name);
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println("Bar " + name);
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
當(dāng)你運(yùn)行上面的代碼時，你會注意到在第一條打印語句和第二條打印語句之間存在一分鐘的延遲。TimeUnit在處理單位時間時一個有用的枚舉類。你可以通過調(diào)用Thread.sleep(1000)來達(dá)到同樣的目的。
使用Thread類是很單調(diào)的且容易出錯。由于并發(fā)API在2004年Java5發(fā)布的時候才被引入。這些API位于java.util.concurrent包下，包含很多處理并發(fā)編程的有用的類。自從這些并發(fā)API引入以來，在隨后的新的Java版本發(fā)布過程中得到不斷的增強(qiáng)，甚至Java8提供了新的類和方法來處理并發(fā)。
接下來，讓我們走進(jìn)并發(fā)API中最重要的一部——executor services。
Executor并發(fā)API引入了ExecutorService作為一個在程序中直接使用Thread的高層次的替換方案。Executos支持運(yùn)行異步任務(wù)，通常管理一個線程池，這樣一來我們就不需要手動去創(chuàng)建新的線程。在不斷地處理任務(wù)的過程中，線程池內(nèi)部線程將會得到復(fù)用，因此，在我們可以使用一個executor service來運(yùn)行和我們想在我們整個程序中執(zhí)行的一樣多的并發(fā)任務(wù)。
下面是使用executors的第一個代碼示例：
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
executor.submit(() -> {
String threadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("Hello " + threadName);
});
// => Hello pool-1-thread-1
Executors類提供了便利的工廠方法來創(chuàng)建不同類型的 executor services。在這個示例中我們使用了一個單線程線程池的 executor。
代碼運(yùn)行的結(jié)果類似于上一個示例，但是當(dāng)運(yùn)行代碼時，你會注意到一個很大的差別：Java進(jìn)程從沒有停止！Executors必須顯式的停止-否則它們將持續(xù)監(jiān)聽新的任務(wù)。
ExecutorService提供了兩個方法來達(dá)到這個目的——shutdwon()會等待正在執(zhí)行的任務(wù)執(zhí)行完而shutdownNow()會終止所有正在執(zhí)行的任務(wù)并立即關(guān)閉execuotr。
這是我喜歡的通常關(guān)閉executors的方式：
try {
System.out.println("attempt to shutdown executor");
executor.shutdown();
executor.awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS);
}
catch (InterruptedException e) {
System.err.println("tasks interrupted");
}
finally {
if (!executor.isTerminated()) {
System.err.println("cancel non-finished tasks");
}
executor.shutdownNow();
System.out.println("shutdown finished");
}
executor通過等待指定的時間讓當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)終止來“溫柔的”關(guān)閉executor。在等待最長5分鐘的時間后，execuote最終會通過中斷所有的正在執(zhí)行的任務(wù)關(guān)閉。
Callable 和 Future除了Runnable，executor還支持另一種類型的任務(wù)——Callable。Callables也是類似于runnables的函數(shù)接口，不同之處在于，Callable返回一個值。
下面的lambda表達(dá)式定義了一個callable：在休眠一分鐘后返回一個整數(shù)。
Callabletask = () -> { try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); return 123; } catch (InterruptedException e) { throw new IllegalStateException("task interrupted", e); } };
Callbale也可以像runnbales一樣提交給 executor services。但是callables的結(jié)果怎么辦？因?yàn)?b>submit()不會等待任務(wù)完成，executor service不能直接返回callable的結(jié)果。不過，executor 可以返回一個Future類型的結(jié)果，它可以用來在稍后某個時間取出實(shí)際的結(jié)果。
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1); Futurefuture = executor.submit(task); System.out.println("future done? " + future.isDone()); Integer result = future.get(); System.out.println("future done? " + future.isDone()); System.out.print("result: " + result);
在將callable提交給exector之后，我們先通過調(diào)用isDone()來檢查這個future是否已經(jīng)完成執(zhí)行。我十分確定這會發(fā)生什么，因?yàn)樵诜祷啬莻€整數(shù)之前callable會休眠一分鐘、
在調(diào)用get()方法時，當(dāng)前線程會阻塞等待，直到callable在返回實(shí)際的結(jié)果123之前執(zhí)行完成?，F(xiàn)在future執(zhí)行完畢，我們可以在控制臺看到如下的結(jié)果：
future done? false future done? true result: 123
Future與底層的executor service緊密的結(jié)合在一起。記住，如果你關(guān)閉executor，所有的未中止的future都會拋出異常。
executor.shutdownNow(); future.get();
你可能注意到我們這次創(chuàng)建executor的方式與上一個例子稍有不同。我們使用newFixedThreadPool(1)來創(chuàng)建一個單線程線程池的 execuot service。
這等同于使用newSingleThreadExecutor不過使用第二種方式我們可以稍后通過簡單的傳入一個比1大的值來增加線程池的大小。
任何future.get()調(diào)用都會阻塞，然后等待直到callable中止。在最糟糕的情況下，一個callable持續(xù)運(yùn)行——因此使你的程序?qū)]有響應(yīng)。我們可以簡單的傳入一個時長來避免這種情況。
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
Future future = executor.submit(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
return 123;
}
catch (InterruptedException e) {
throw new IllegalStateException("task interrupted", e);
}
});
future.get(1, TimeUnit.SECONDS);
運(yùn)行上面的代碼將會產(chǎn)生一個TimeoutException：
Exception in thread "main" java.util.concurrent.TimeoutException
at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:205)
你可能已經(jīng)猜到俄為什么會排除這個異常。我們指定的最長等待時間為1分鐘，而這個callable在返回結(jié)果之前實(shí)際需要兩分鐘。
invokeAllExecutors支持通過invokeAll()一次批量提交多個callable。這個方法結(jié)果一個callable的集合，然后返回一個future的列表。
