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juc-12-线程池2-线程池的使用

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Java

这是线程池第二篇文章，上一篇文章写了如何创建线程池，这篇文章用代码来演示通过 ThreadPoolExecutor 和 Executors的静态工厂方法创建线程池，以及这些线程池的基本使用，然后重点讲解 ThreadPoolExecutor 的实现接口 ExecutorService 中的常用API，如何通过这些API来管理线程池。

1、ThreadPoolExecutor 创建线程池

从上篇文章《juc-12-线程池2-线程池的使用》中，我们学习到 ThreadPoolExecutor 几个重载的构造函数都会调用下面这个构造函数：

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)
这个构造函数指定 corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime 、workQueue、threadFactory 和 RejectedExecutionHandler

其他重载的构造函数中：

如果没有指定线程工厂threadFactory，则默认使用Executors.defaultThreadFactory()；
如果没有指定拒绝策略 RejectedExecutionHandler，则默认使用 AbortPolicy，表示直接抛出异常。

提示： BlockingQueue阻塞队列的相关知识点，请看前面的文章《juc-10-阻塞队列》。

添加线程的规则：

如果线程小于corePoolSize的时候，即使线程有处于空闲状态，也会继续创建新的线程运行新的任务
如果等于大于corePoolSize，但是小于maxPoolSize，则将任务放入队列
如果队列已满，并且线程数小于maxPoolSize，创建新的线程来运行人任务。
如果队列已满，并且线程数大于或者等于maxPoolSize，则拒绝该任务，拒绝策略由 RejectedExecutionHandler决定。

演示 ThreadPoolExecutor 创建线程池

public class ThreadPoolExecutorDemo {

    public static void main(String[] args) {

        int corePoolSize = 3;//核心线程数=3，
        int maximumPoolSize = 5;//最大线程数=5
        int keepAliveTime = 30;//超出核心线程数的线程空闲时间超过 30ms 就会被回收
        int capacity = 10;//阻塞队列的容量=10
        ArrayBlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(capacity);
        // 创建线程池，
        // 没有指定线程工厂threadFactory，则默认使用Executors.defaultThreadFactory()
        // 没有指定拒绝策略 RejectedExecutionHandler，则默认使用 AbortPolicy，表示直接抛出异常
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue);

        // 下面演示 taskCount 为同数值时的场景

        // 1. 任务数 <= corePoolSize + capacity，线程池中只有 corePoolSize 个线程
        // int taskCount = corePoolSize + capacity;

        // 2. corePoolSize + capacity < 任务数 <= maximumPoolSize + capacity，这时 corePoolSize < 线程池中线程数 <= maximumPoolSize
        // int taskCount = maximumPoolSize + capacity;

        // 3. 任务数 > maximumPoolSize + capacity , 线程池无法接受你所提交的任务的时候，采取的拒绝策略
        int taskCount = maximumPoolSize + capacity + 1;
        // 模拟程序需要执行 taskCount 个任务
        for (int i = 0; i < taskCount; i++) {
            // 每个任务启动一条线程去处理
            int index = i;
            // 给线程池提交任务
            threadPoolExecutor.submit(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务..." + index);
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
        threadPoolExecutor.shutdown();//关闭线程池
    }
}

任务数 taskCount<= corePoolSize + capacity，运行结果如下：
此时，线程池中只有 corePoolSize 个线程，因为任务数量可以被 corePoolSize 个线程和 workQueue 所接受，线程数没有大于corePoolSize，所以线程执行完一个任务后，会通过 workQueue.take() 取出一个新任务继续执行。

pool-1-thread-1执行任务...0
pool-1-thread-3执行任务...2
pool-1-thread-2执行任务...1
pool-1-thread-1执行任务...3
pool-1-thread-2执行任务...4
pool-1-thread-3执行任务...5
pool-1-thread-1执行任务...6
pool-1-thread-3执行任务...8
pool-1-thread-2执行任务...7
pool-1-thread-2执行任务...9
pool-1-thread-1执行任务...10
pool-1-thread-3执行任务...11
pool-1-thread-2执行任务...12

corePoolSize + capacity < 任务数 taskCount <= maximumPoolSize + capacity，运行结果如下：
这时 corePoolSize < 线程池中线程数 <= maximumPoolSize，可以看出线程池中最多出现了5条线程执行任务。线程数大于corePoolSize，所以线程执行完一个任务后，会通过 workQueue.poll(keepAliveTime, TimeUnit.NANOSECONDS) 取出一个新任务继续执行。

pool-1-thread-2执行任务...1
pool-1-thread-4执行任务...13
pool-1-thread-5执行任务...14
pool-1-thread-3执行任务...2
pool-1-thread-1执行任务...0
pool-1-thread-3执行任务...3
pool-1-thread-4执行任务...4
pool-1-thread-5执行任务...7
pool-1-thread-1执行任务...6
pool-1-thread-2执行任务...5
pool-1-thread-3执行任务...8
pool-1-thread-4执行任务...10
pool-1-thread-2执行任务...9
pool-1-thread-1执行任务...12
pool-1-thread-5执行任务...11

任务数 taskCount > maximumPoolSize + capacity , 运行结果如下：
线程池无法接受你所提交的任务的时候，采取的拒绝策略

pool-1-thread-1执行任务...0
pool-1-thread-5执行任务...14
pool-1-thread-3执行任务...2
pool-1-thread-4执行任务...13
pool-1-thread-2执行任务...1
Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task java.util.concurrent.FutureTask@568db2f2 rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@378bf509[Running, pool size = 5, active threads = 5, queued tasks = 10, completed tasks = 0]
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2063)
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:830)
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1379)
	at java.util.concurrent.AbstractExecutorService.submit(AbstractExecutorService.java:112)
	at com.xander.juc._11threadPool.ThreadPoolExecutorDemo.main(ThreadPoolExecutorDemo.java:42)
pool-1-thread-2执行任务...4
pool-1-thread-4执行任务...3
...

2、Executors 创建线程池

2.1 Executors.newFixedThreadPool

newFixedThreadPool(int nThreads) ：用于创建固定线程数的线程池。

演示 newFixedThreadPool 的使用

public class NewFixedThreadPoolDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建固定5个线程的线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
        // 模拟程序需要执行1000个任务
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            // 每个任务启动一条线程去处理
            int index = i;
            // 给线程池提交任务
            executorService.submit(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务..."+ index);
            });
        }
        executorService.shutdown();//关闭线程池
    }
}

运行结果如下：
从线程名称可以看出，线程池中只有5条线程用于执行任务。

pool-1-thread-3执行任务...2
pool-1-thread-5执行任务...4
pool-1-thread-3执行任务...5
pool-1-thread-2执行任务...1
pool-1-thread-1执行任务...0
pool-1-thread-1执行任务...9
...
pool-1-thread-4执行任务...998
pool-1-thread-4执行任务...999
pool-1-thread-5执行任务...993
pool-1-thread-1执行任务...992
pool-1-thread-3执行任务...920
pool-1-thread-2执行任务...919

2.2 Executors.newSingleThreadExecutor

newSingleThreadExecutor() ：用于创建只有一条线程的线程池。

public class NewSingleThreadExecutorDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建只有一条线程的线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        // 模拟程序需要执行1000个任务
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            // 每个任务启动一条线程去处理
            int index = i;
            // 给线程池提交任务
            executorService.submit(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务..."+ index);
            });
        }
        executorService.shutdown();//关闭线程池
    }
}

运行结果如下：
从线程名称可以看出，线程池中只有1条线程用于执行任务。

pool-1-thread-1执行任务...0
pool-1-thread-1执行任务...1
pool-1-thread-1执行任务...2
pool-1-thread-1执行任务...3
...
pool-1-thread-1执行任务...996
pool-1-thread-1执行任务...997
pool-1-thread-1执行任务...998
pool-1-thread-1执行任务...999

2.3 Executors.newCachedThreadPool

newCachedThreadPool() ：创建无界线程池，maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE 近似无界，具有自动回收多余线程的功能。

corePoolSize = 0 说明核心线程数为0，
maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE，最大可创建 Integer.MAX_VALUE 个线程；
keepAliveTime 等于60s，因为核心线程数 corePoolSize 为0，所以只要线程池中的线程空闲超过 keepAliveTime 都会被自动回收；
workQueue 是 SynchronousQueue 实例，这是一个不存储元素的阻塞队列，它的容量为 0，每一个put操作都要等待一个take操作，也就是说如果当前线程池中所有线程都正在忙，则为该任务创建一个新线程并将这个放入池中。

public class NewCachedThreadPoolDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建无界线程池，线程池中线程最大数量 maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE 近似无界，具有自动回收多余线程的功能
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        // 模拟程序需要执行1000个任务
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            // 每个任务启动一条线程去处理
            int index = i;
            // 给线程池提交任务
            executorService.submit(()->{
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务..."+ index);
                    // 模拟执行任务耗时 50ms，
                    // 用于演示池中所有线程都繁忙时，需要创建新的线程去执行新任务
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
        executorService.shutdown();//关闭线程池
    }
}

运行结果如下：
从线程名称可以看出，当接收新任务时，如果池中所有线程都繁忙，会创建新的线程去执行新任务

pool-1-thread-1执行任务...0
pool-1-thread-6执行任务...5
pool-1-thread-3执行任务...2
pool-1-thread-2执行任务...1
pool-1-thread-9执行任务...8
...
pool-1-thread-785执行任务...953
pool-1-thread-784执行任务...952
pool-1-thread-783执行任务...951
pool-1-thread-782执行任务...950

2.4 Executors.newScheduledThreadPool

newScheduledThreadPool(int corePoolSize) ：创建支持延迟任务、周期性执行任务的线程池。

public class ScheduledExecutorServiceDemo {

    private static DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    public static void main(String[] args) {
        // 创建 ScheduledExecutorService ，能执行延迟和周期性任务
        ScheduledExecutorService schedule = Executors.newScheduledThreadPool(5);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始执行：" + formatter.format(LocalDateTime.now()));
        // testSchedule(schedule);
        // testScheduleAtFixedRate1(schedule);
        // testScheduleAtFixedRate2(schedule);
        testScheduleWithFixedDelay(schedule);

    }

    /**
     * 测试 schedule 方法，延迟执行，并且只执行一次
     *
     * @param schedule
     */
    private static void testSchedule(ScheduledExecutorService schedule) {
        schedule.schedule(() -> {
                    // 延迟1000ms，只执行一次
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "延迟1000ms，只执行一次：" + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                },
                1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    /**
     * 测试 scheduleAtFixedRate，执行任务时间 2000ms 小于设置的 period 周期时长 3000ms
     *
     * @param schedule
     */
    private static void testScheduleAtFixedRate1(ScheduledExecutorService schedule) {
        schedule.scheduleAtFixedRate(() -> {
                    try {
                        // 周期性任务，延迟1000ms执行，并且每隔3000ms 开始一次任务
                        System.out.println("scheduleAtFixedRate: " + Thread.currentThread().getName() + " 开始时间" + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2000);
                        System.out.println("scheduleAtFixedRate: " + Thread.currentThread().getName() + " 执行任务花费 2000ms 结束时间" + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                },
                1000, 3000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    /**
     * 测试 scheduleAtFixedRate，执行任务时间 4000ms 大于设置的 period 周期时长 3000ms
     * 虽然执行任务时间大于设置的 period 周期时长，但是只有等上一个任务执行结束后，才会开启新的任务
     *
     * @param schedule
     */
    private static void testScheduleAtFixedRate2(ScheduledExecutorService schedule) {
        schedule.scheduleAtFixedRate(() -> {
                    try {
                        // 周期性任务，延迟1000ms执行，并且每隔3000ms 开始一次任务
                        System.out.println("scheduleAtFixedRate: " + Thread.currentThread().getName() + " 开始时间" + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(4000);
                        System.out.println("scheduleAtFixedRate: " + Thread.currentThread().getName() + " 执行任务花费 4000ms 结束时间" + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                },
                1000, 3000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    /**
     * 测试 scheduleWithFixedDelay
     * 周期性任务，延迟1000ms执行，前一个任务结束 3000ms 后下一个任务开始执行
     * @param schedule
     */
    private static void testScheduleWithFixedDelay(ScheduledExecutorService schedule) {
        schedule.scheduleWithFixedDelay(() -> {
                    try {
                        // 周期性任务，延迟1000ms执行，前一个任务结束 3000ms 后下一个任务开始执行
                        System.out.println("scheduleWithFixedDelay周期性任务，" + Thread.currentThread().getName() + " 开始时间" + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(5000);
                        System.out.println("scheduleAtFixedRate周期性任务，" + Thread.currentThread().getName() + " 执行任务花费 5000ms 结束时间" + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                },
                1000, 3000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

}

测试 schedule 方法，延迟执行，并且只执行一次，运行结果如下：

main开始执行：2020-12-01 10:17:24
pool-1-thread-1延迟1000ms，只执行一次：2020-12-01 10:17:25

测试 scheduleAtFixedRate，执行任务时间 2000ms 小于设置的 period 周期时长 3000ms，运行结果如下：
从打印的时间可以看出，新任务执行结束过1s后，才开启新的任务，每次开启任务的时间间隔都是 3000ms。

main开始执行：2020-12-01 10:01:25
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 开始时间2020-12-01 10:01:26
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 执行任务花费 2000ms 结束时间2020-12-01 10:01:28
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 开始时间2020-12-01 10:01:29
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 执行任务花费 2000ms 结束时间2020-12-01 10:01:31
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-2 开始时间2020-12-01 10:01:32
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-2 执行任务花费 2000ms 结束时间2020-12-01 10:01:34
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 开始时间2020-12-01 10:01:35
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 执行任务花费 2000ms 结束时间2020-12-01 10:01:37
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-3 开始时间2020-12-01 10:01:38

测试 scheduleAtFixedRate，执行任务时间 4000ms 大于设置的 period 周期时长 3000ms，运行结果如下：
从打印的时间可以看出，虽然执行任务时间大于设置的 period 周期时长，但是只有等上一个任务执行结束，才会立即执行新的任务

main开始执行：2020-12-01 09:49:47
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 开始时间2020-12-01 09:49:48
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 执行任务花费 4000ms 结束时间2020-12-01 09:49:52
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 开始时间2020-12-01 09:49:52
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 执行任务花费 4000ms 结束时间2020-12-01 09:49:56
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-2 开始时间2020-12-01 09:49:56
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-2 执行任务花费 4000ms 结束时间2020-12-01 09:50:00
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 开始时间2020-12-01 09:50:00
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-1 执行任务花费 4000ms 结束时间2020-12-01 09:50:04
scheduleAtFixedRate: pool-1-thread-3 开始时间2020-12-01 09:50:04

测试 scheduleWithFixedDelay，运行结果如下：
从打印的时间可以看出，周期性任务，延迟1000ms执行，前一个任务结束 3000ms 后下一个任务开始执行。

main开始执行：2020-12-01 10:09:36
scheduleWithFixedDelay周期性任务，pool-1-thread-1 开始时间2020-12-01 10:09:37
scheduleAtFixedRate周期性任务，pool-1-thread-1 执行任务花费 5000ms 结束时间2020-12-01 10:09:42
scheduleWithFixedDelay周期性任务，pool-1-thread-1 开始时间2020-12-01 10:09:45
scheduleAtFixedRate周期性任务，pool-1-thread-1 执行任务花费 5000ms 结束时间2020-12-01 10:09:50
scheduleWithFixedDelay周期性任务，pool-1-thread-2 开始时间2020-12-01 10:09:53
scheduleAtFixedRate周期性任务，pool-1-thread-2 执行任务花费 5000ms 结束时间2020-12-01 10:09:58
scheduleWithFixedDelay周期性任务，pool-1-thread-1 开始时间2020-12-01 10:10:01

3、ExecutorService中的常用API

ThreadPoolExecutor 的继承关系图：

ThreadPoolExecutor 实现了 ExecutorService ，ExecutorService 是一个接口，它继承自Executor接口，所以 ExecutorService 包含 Executor 里面的方法，Executor 只有一个 void execute(Runnable command) 方法，接收 Runnable，无返回值。

下面看看 ExecutorService 接口定义的线程池的操作方法。

方法	描述
void execute(Runnable command)	提交Runnable新任务到线程池执行，无返回值，下面3个重载的submit()方法将Runnable/Callable参数包装成FutureTask后，都通过执行execute()方法，向线程池提交任务
Future<T> submit(Callable<T> task)	提交Callable新任务到线程池执行，返回Future实例，Future用于控制任务执行或者获取任务执行信息，Future返回的是 Callable 的 call() 方法执行的结果
Future<?> submit(Runnable task)	提交Runnable新任务到线程池执行，返回Future实例，Future用于控制任务执行或者获取任务执行信息，Future.get()都返回null
Future<T> submit(Runnable task, T result)	提交Runnable新任务到线程池执行，返回Future实例，Future用于控制任务执行或者获取任务执行信息，Future.get()都返回给定的result
boolean awaitTermination (long timeout, TimeUnit unit)	阻塞直到 shutdown()方法执行后，所有任务都已执行完成，或直到发生超时，或直到当前线程中断(interrupted)（以先发生者为准）
void shutdown()	这个方法只是初始化整个线程池的关闭过程，执行这个方法之后，拒绝加入新任务，执行完当前线程中正在执行的任务和队列中的线程任务后，再进行停止。会把存量的任务都执行完毕，但是不会加入新任务。
List<Runnable> shutdownNow()	通过抛出InterruptedException，中断所有正在执行的任务，并返回还未开始执行的任务列表
boolean isShutdown()	如果 ExecutorService 已经 shut down，也就是已经执行了shutdown() 或 shutdownNow()，返回true
boolean isTerminated()	如果 shut down 后所有任务都已完成，则返回true，注意，isTerminated() 永远不是 true ，除非先调用 shutdown() 或 shutdownNow()

提示： Runnable、Future、RunnableFuture、FutureTask 和 Callable 之间的关系，还有 Callable 和 Future 的用法在前面文章《juc-01-创建线程》有讲过。

介绍完了各个API的作用，下面用demo来进一步说明这些API如何去使用。

3.1 void execute(Runnable command)

void execute(Runnable command) ：提交Runnable新任务到线程池执行，无返回值，3个重载的submit()方法将Runnable/Callable参数包装成FutureTask后，都是通过执行execute()方法，向线程池提交任务。

public class ExecuteDemo {

    public static void main(String[] args) {
        int corePoolSize = 3;//核心线程数=3，
        int maximumPoolSize = 5;//最大线程数=5
        int keepAliveTime = 30;//超出核心线程数的线程空闲时间超过 30ms 就会被回收
        int capacity = 10;//阻塞队列的容量=10
        ArrayBlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(capacity);
        // 创建线程池，
        // 没有指定线程工厂threadFactory，则默认使用Executors.defaultThreadFactory()
        // 没有指定拒绝策略 RejectedExecutionHandler，则默认使用 AbortPolicy，表示直接抛出异常
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue);
        // 模拟程序需要执行10个任务
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            // 每个任务启动一条线程去处理
            int index = i;
            // 给线程池提交任务
            threadPoolExecutor.execute(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务..."+ index);
            });
        }
        threadPoolExecutor.shutdown();//关闭线程池
    }
}

运行结果：

pool-1-thread-1执行任务...0
pool-1-thread-3执行任务...2
pool-1-thread-3执行任务...4
pool-1-thread-2执行任务...1
pool-1-thread-3执行任务...5
pool-1-thread-2执行任务...6
pool-1-thread-2执行任务...8
pool-1-thread-2执行任务...9
pool-1-thread-1执行任务...3
pool-1-thread-3执行任务...7

3.2 submit 方法

通过下面的源码，可以看出 3个重载的submit方法都通过调用 execute 方法，提交新任务到线程池执行

submit(Runnable task): 通过Runnable新建FutureTask，FutureTask.get() 返回值设为 null，调用 execute 方法，提交Runnable新任务到线程池执行，最后返回 FutureTask；
submit(Runnable task, T result): 通过Runnable 和 result 新建FutureTask，FutureTask.get() 返回值设为 result，调用 execute 方法，提交Runnable新任务到线程池执行，最后返回 FutureTask；
submit(Callable task): 根据 Callable 新建一个 FutureTask 实例，FutureTask.get() 返回的是 Callable的call() 方法执行的结果，调用 execute 方法，提交生成的FutureTask新任务到线程池执行，最后返回 FutureTask；

3个重载的submit方法源码

    // 根据 Runnable 和 value，新建一个 FutureTask 实例，FutureTask.get() 返回的是value
    protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
        return new FutureTask<T>(runnable, value);
    }
    
    // 根据 Callable 新建一个 FutureTask 实例，FutureTask.get() 返回的是 Callable的call() 方法执行的结果
    protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
        return new FutureTask<T>(callable);
    }
    
    public Future<?> submit(Runnable task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        //通过Runnable新建FutureTask，FutureTask.get() 返回值设为 null
        RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
        //调用 execute 方法，提交Runnable新任务到线程池执行
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

    public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        //通过Runnable 和 result 新建FutureTask，FutureTask.get() 返回值设为 result
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task, result);
        //调用 execute 方法，提交Runnable新任务到线程池执行
        execute(ftask);
        return ftask;
    }


    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        // 根据 Callable 新建一个 FutureTask 实例，FutureTask.get() 返回的是 Callable的call() 方法执行的结果
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
        //调用 execute 方法，提交 RunnableFuture 新任务到线程池执行
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

3.2.1 submit(Runnable task)

submit(Runnable task): 通过Runnable新建FutureTask，FutureTask.get() 返回值设为 null，调用 execute 方法，提交Runnable新任务到线程池执行，最后返回 FutureTask；

演示 Future submit(Runnable task) 的使用，所有 Future.get() 都返回 null

public class SubmitDemo {

    public static void main(String[] args) {
        int corePoolSize = 3;//核心线程数=3，
        int maximumPoolSize = 5;//最大线程数=5
        int keepAliveTime = 30;//超出核心线程数的线程空闲时间超过 30ms 就会被回收
        int capacity = 10;//阻塞队列的容量=10
        ArrayBlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(capacity);
        // 创建线程池，
        // 没有指定线程工厂threadFactory，则默认使用Executors.defaultThreadFactory()
        // 没有指定拒绝策略 RejectedExecutionHandler，则默认使用 AbortPolicy，表示直接抛出异常
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue);

        // 用于存放 submit 返回的 Future
        List<Future> futureList = new ArrayList<>();
        // 1. 演示 Future<T> submit(Runnable task) 的使用，所有 Future.get() 都返回 null
        submitRunnableNoResult(threadPoolExecutor, futureList);

        //遍历 futureList 打印任务执行结果
        futureList.forEach(future -> {
            try {
                System.out.println("Future获取任务执行结果：" + future.get());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        threadPoolExecutor.shutdown();//关闭线程池

    }

    /**
     * 演示 Future<T> submit(Runnable task) 的使用，所有 Future.get() 都返回 null
     *
     * @param threadPoolExecutor
     * @param futureList
     */
    private static void submitRunnableNoResult(ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor, List<Future> futureList) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            // 每个任务启动一条线程去处理
            int index = i;
            // Future<?> submit(Runnable task) 给线程池提交任务
            Future<?> future = threadPoolExecutor.submit(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务..." + index);
            });
            futureList.add(future);
        }
    }
}

运行结果，所有 Future.get() 都返回 null：

pool-1-thread-1执行任务...0
pool-1-thread-2执行任务...1
pool-1-thread-1执行任务...3
pool-1-thread-3执行任务...2
pool-1-thread-2执行任务...4
Future获取任务执行结果：null
Future获取任务执行结果：null
Future获取任务执行结果：null
Future获取任务执行结果：null
Future获取任务执行结果：null

3.2.2 submit(Runnable task, T result)

submit(Runnable task, T result): 通过Runnable 和 result 新建FutureTask，FutureTask.get() 返回值设为 result，调用 execute 方法，提交Runnable新任务到线程池执行，最后返回 FutureTask；

public class SubmitDemo {

    public static void main(String[] args) {
        int corePoolSize = 3;//核心线程数=3，
        int maximumPoolSize = 5;//最大线程数=5
        int keepAliveTime = 30;//超出核心线程数的线程空闲时间超过 30ms 就会被回收
        int capacity = 10;//阻塞队列的容量=10
        ArrayBlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(capacity);
        // 创建线程池，
        // 没有指定线程工厂threadFactory，则默认使用Executors.defaultThreadFactory()
        // 没有指定拒绝策略 RejectedExecutionHandler，则默认使用 AbortPolicy，表示直接抛出异常
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue);

        // 用于存放 submit 返回的 Future
        List<Future> futureList = new ArrayList<>();
        // 1. 演示 Future<T> submit(Runnable task) 的使用，所有 Future.get() 都返回 null
        // submitRunnableNoResult(threadPoolExecutor, futureList);

        // 2. 演示 Future<T> submit(Runnable task, T result) 的使用，所有 Future.get() 都返回submit时指定的 result
        // submitRunnableWithResult(threadPoolExecutor, futureList);

        //遍历 futureList 打印任务执行结果
        futureList.forEach(future -> {
            try {
                System.out.println("Future获取任务执行结果：" + future.get());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        threadPoolExecutor.shutdown();//关闭线程池

    }

    /**
     * 演示 Future<T> submit(Runnable task, T result) 的使用，Future.get() 都返回submit时指定的 result
     *
     * @param threadPoolExecutor
     * @param futureList
     */
    private static void submitRunnableWithResult(ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor, List<Future> futureList) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            // 每个任务启动一条线程去处理
            int index = i;
            // Future<T> submit(Runnable task, T result) 给线程池提交任务
            Future<?> future = threadPoolExecutor.submit(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务..." + index);
            }, "hello"+index);
            futureList.add(future);
        }
    }
}

运行结果，Future.get() 都返回submit时指定的 result：

pool-1-thread-1执行任务...0
pool-1-thread-2执行任务...1
pool-1-thread-1执行任务...3
pool-1-thread-3执行任务...2
pool-1-thread-2执行任务...4
Future获取任务执行结果：hello0
Future获取任务执行结果：hello1
Future获取任务执行结果：hello2
Future获取任务执行结果：hello3
Future获取任务执行结果：hello4

3.2.3 submit(Callable task)

submit(Callable task): 根据 Callable 新建一个 FutureTask 实例，FutureTask.get() 返回的是 Callable的call() 方法执行的结果，调用 execute 方法，提交生成的FutureTask新任务到线程池执行，最后返回 FutureTask；

public class SubmitDemo {

    public static void main(String[] args) {
        int corePoolSize = 3;//核心线程数=3，
        int maximumPoolSize = 5;//最大线程数=5
        int keepAliveTime = 30;//超出核心线程数的线程空闲时间超过 30ms 就会被回收
        int capacity = 10;//阻塞队列的容量=10
        ArrayBlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(capacity);
        // 创建线程池，
        // 没有指定线程工厂threadFactory，则默认使用Executors.defaultThreadFactory()
        // 没有指定拒绝策略 RejectedExecutionHandler，则默认使用 AbortPolicy，表示直接抛出异常
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue);

        // 用于存放 submit 返回的 Future
        List<Future> futureList = new ArrayList<>();
        // 1. 演示 Future<T> submit(Runnable task) 的使用，所有 Future.get() 都返回 null
        // submitRunnableNoResult(threadPoolExecutor, futureList);

        // 2. 演示 Future<T> submit(Runnable task, T result) 的使用，所有 Future.get() 都返回 result
        // submitRunnableWithResult(threadPoolExecutor, futureList);

        // 3. 演示 Future<T> submit(Callable<T> task)  的使用，Future返回的是 Callable 的 call() 方法执行的结果
        // submitCallable(threadPoolExecutor, futureList);
        //遍历 futureList 打印任务执行结果
        futureList.forEach(future -> {
            try {
                System.out.println("Future获取任务执行结果：" + future.get());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        threadPoolExecutor.shutdown();//关闭线程池

    }

    /**
     * 演示 Future<T> submit(Callable<T> task)  的使用，Future返回的是 Callable 的 call() 方法执行的结果
     *
     * @param threadPoolExecutor
     * @param futureList
     */
    private static void submitCallable(ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor, List<Future> futureList) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            // 每个任务启动一条线程去处理
            int index = i;
            // Future<T> submit(Callable<T> task)  给线程池提交任务
            Future<String> future = threadPoolExecutor.submit(new Callable<String>() {
                @Override
                public String call() throws Exception {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务..." + index);
                    String result = "result " + index;
                    return result;
                }
            });
            futureList.add(future);
        }
    }
}

运行结果，Future返回的是 Callable 的 call() 方法执行的结果：

pool-1-thread-1执行任务...0
pool-1-thread-3执行任务...2
pool-1-thread-1执行任务...3
pool-1-thread-2执行任务...1
pool-1-thread-3执行任务...4
Future获取任务执行结果：result 0
Future获取任务执行结果：result 1
Future获取任务执行结果：result 2
Future获取任务执行结果：result 3
Future获取任务执行结果：result 4

3.3 shutdown

这个方法只是初始化整个线程池的关闭过程，执行这个方法之后，拒绝加入新任务，执行完当前线程中正在执行的任务和队列中的线程任务后，再进行停止。
会把存量的任务都执行完毕，但是不会加入新任务。

演示shutdown使用


/**
 * Description: 线程池中的任务
 *
 * @author Xander
 * datetime: 2020-12-01 18:53
 */
public class Task implements Runnable {
    private int index;

    public Task(int index) {
        this.index = index;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始执行任务..."+index);
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被中断了");
        }
    }
}

// 演示 shutdown 使用
public class ShutDownDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadPoolExecutor executorService = new ThreadPoolExecutor(3, 5, 30, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(5));
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executorService.execute(new Task(i));
        }
        // shutdown() 执行后，会把存量的任务都执行完毕，但是不会加入新任务
        executorService.shutdown();
        // 这个任务会被 拒绝加入
        executorService.execute(new Task(5));
    }
}

运行结果：

pool-1-thread-1开始执行任务...0
pool-1-thread-3开始执行任务...2
pool-1-thread-2开始执行任务...1
Exception in thread "main" java.util.concurrent.RejectedExecutionException: Task com.xander.juc._11threadPool.executorService.Task@45ee12a7 rejected from java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@330bedb4[Shutting down, pool size = 3, active threads = 3, queued tasks = 2, completed tasks = 0]
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$AbortPolicy.rejectedExecution(ThreadPoolExecutor.java:2063)
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.reject(ThreadPoolExecutor.java:830)
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1379)
	at com.xander.juc._11threadPool.executorService.ShutDownDemo.main(ShutDownDemo.java:22)
pool-1-thread-3开始执行任务...3
pool-1-thread-2开始执行任务...4

3.4 shutdownNow

通过抛出InterruptedException，中断所有正在执行的任务，并返回还未开始执行的任务列表

演示 shutdownNow 使用


/**
 * Description: 线程池中的任务
 *
 * @author Xander
 * datetime: 2020-12-01 18:53
 */
public class Task implements Runnable {
    private int index;

    public Task(int index) {
        this.index = index;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始执行任务..."+index);
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被中断了");
        }
    }
}

// 演示 shutdownNow 使用
public class ShutDownNowDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadPoolExecutor executorService = new ThreadPoolExecutor(3, 5, 30, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(5));
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            executorService.execute(new Task(i));
        }
        // sleep 100ms 后，前3个任务还在工作中，会直接被中断
        Thread.sleep(100);
        // 线程池立即停止，正在执行任务的线程会被interrupt，并返回还未开始执行的任务列表
        List<Runnable> runnables = executorService.shutdownNow();
        System.out.println("还未开始执行的任务数："+runnables.size());
    }
}

运行结果：

pool-1-thread-1开始执行任务...0
pool-1-thread-3开始执行任务...2
pool-1-thread-2开始执行任务...1
pool-1-thread-2被中断了
还未开始执行的任务数：5
pool-1-thread-3被中断了
pool-1-thread-1被中断了

3.5. isShutdown

如果 ExecutorService 已经 shut down，也就是已经执行了shutdown() 或 shutdownNow()，返回true

演示 isShutdown 使用

/**
 * Description: 线程池中的任务
 *
 * @author Xander
 * datetime: 2020-12-01 18:53
 */
public class Task implements Runnable {
    private int index;

    public Task(int index) {
        this.index = index;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始执行任务..."+index);
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被中断了");
        }
    }
}

// 演示 isShutdown 使用
public class IsShutDownDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadPoolExecutor executorService = new ThreadPoolExecutor(3, 5, 30, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(5));
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executorService.execute(new Task(i));
        }
        // isShutdown 如果 ExecutorService 已经 shut down，返回true
        System.out.println("isShutdown："+executorService.isShutdown());
        executorService.shutdown();
        System.out.println("isShutdown："+executorService.isShutdown());
    }
}

运行结果：

isShutdown：false
pool-1-thread-3开始执行任务...2
pool-1-thread-2开始执行任务...1
pool-1-thread-1开始执行任务...0
isShutdown：true
pool-1-thread-2开始执行任务...3
pool-1-thread-3开始执行任务...4

3.6 isTerminated

如果 shut down 后所有任务都已完成，则返回true，
注意，isTerminated() 永远不是 true ，除非先调用 shutdown() 或 shutdownNow()

演示 isTerminated 使用


public class IsTerminatedDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadPoolExecutor executorService = new ThreadPoolExecutor(3, 5, 30, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(5));
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executorService.execute(new Task(i));
        }
        // isShutdown 如果 ExecutorService 已经 shut down，返回true
        System.out.println("isShutdown：" + executorService.isShutdown());
        executorService.shutdown();
        System.out.println("isShutdown：" + executorService.isShutdown());
        Thread.sleep(100);
        // 如果 shut down 后所有任务都已完成，则返回true，<br>注意，isTerminated() 永远不是 true ，除非先调用 shutdown() 或 shutdownNow()
        System.out.println("after 100ms isTerminated：" + executorService.isTerminated());
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("after 1000ms isTerminated：" + executorService.isTerminated());
    }
}

运行结果：

pool-1-thread-2开始执行任务...1
pool-1-thread-3开始执行任务...2
isShutdown：false
pool-1-thread-1开始执行任务...0
isShutdown：true
after 100ms isTerminated：false
pool-1-thread-1开始执行任务...3
pool-1-thread-3开始执行任务...4
after 1000ms isTerminated：true

3.7 awaitTermination

阻塞直到 shutdown()方法执行后，所有任务都已执行完成，或直到发生超时，或直到当前线程中断(interrupted)（以先发生者为准）。
如果 executor 终止(terminated) 返回true，而如果在终止之前超时返回false

public class AwaitTerminationDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadPoolExecutor executorService = new ThreadPoolExecutor(3, 5, 30, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(5));
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executorService.execute(new Task(i));
        }

        // isShutdown 如果 ExecutorService 已经 shut down，返回true
        System.out.println("isShutdown：" + executorService.isShutdown());
        executorService.shutdown();
        System.out.println("isShutdown：" + executorService.isShutdown());
        // 阻塞直到 shutdown()方法执行后，所有任务都已执行完成，或直到发生超时，或直到当前线程中断(interrupted)（以先发生者为准）。
        boolean b = executorService.awaitTermination(300, TimeUnit.MILLISECONDS);
        System.out.println("awaitTermination 300ms : " + b);
        boolean termination = executorService.awaitTermination(3, TimeUnit.SECONDS);
        System.out.println("awaitTermination 3s : " + termination);
        // 如果 shut down 后所有任务都已完成，则返回true，注意，isTerminated() 永远不是 true ，除非先调用 shutdown() 或 shutdownNow()
        System.out.println("isTerminated：" + executorService.isTerminated());
    }
}

运行结果：

pool-1-thread-1开始执行任务...0
pool-1-thread-3开始执行任务...2
isShutdown：false
pool-1-thread-2开始执行任务...1
isShutdown：true
awaitTermination 300ms : false
pool-1-thread-1开始执行任务...3
pool-1-thread-2开始执行任务...4
awaitTermination 3s : true
isTerminated：true

小结：
这篇文章用代码演示了如何通过 ThreadPoolExecutor 和 Executors的静态工厂方法创建线程池，介绍了 ExecutorService 中的核心API，并用Demo演示如何通过这些API来管理线程池。

代码：
github.com/wengxingxia/002juc.git

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juc-12-线程池2-线程池的使用

1、ThreadPoolExecutor 创建线程池

2、Executors 创建线程池

2.1 Executors.newFixedThreadPool

2.2 Executors.newSingleThreadExecutor

2.3 Executors.newCachedThreadPool

2.4 Executors.newScheduledThreadPool

3、ExecutorService中的常用API

3.1 void execute(Runnable command)

3.2 submit 方法

3.2.1 submit(Runnable task)

3.2.2 submit(Runnable task, T result)

3.2.3 submit(Callable task)

3.3 shutdown

3.4 shutdownNow

3.5. isShutdown

3.6 isTerminated

3.7 awaitTermination

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