1.ExecutorSerivce
https://segmentfault.com/a/1190000006034503
Executor
并发API引入了ExecutorService作为一个在程序中直接使用Thread的高层次的替换方案。Executos支持运行异步任务，通常管理一个线程池，这样一来我们就不需要手动去创建新的线程。在不断地处理任务的过程中，线程池内部线程将会得到复用，因此，在我们可以使用一个executor service来运行和我们想在我们整个程序中执行的一样多的并发任务。
下面是使用executors的第一个代码示例：
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
executor.submit(() ->{
String threadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("Hello " + threadName);
});
// => Hello pool-1-thread-1
Executors类提供了便利的工厂方法来创建不同类型的 executor services。在这个示例中我们使用了一个单线程线程池的 executor。
代码运行的结果类似于上一个示例，但是当运行代码时，你会注意到一个很大的差别：Java进程从没有停止！Executors必须显式的停止-否则它们将持续监听新的任务。
ExecutorService提供了两个方法来达到这个目的——shutdwon()会等待正在执行的任务执行完而shutdownNow()会终止所有正在执行的任务并立即关闭execuotr。
这是我喜欢的通常关闭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通过等待指定的时间让当前执行的任务终止来“温柔的”关闭executor。在等待最长5分钟的时间后，execuote最终会通过中断所有的正在执行的任务关闭。
Callable 和 Future
除了Runnable，executor还支持另一种类型的任务——Callable。Callables也是类似于runnables的函数接口，不同之处在于，Callable返回一个值。
下面的lambda表达式定义了一个callable：在休眠一分钟后返回一个整数。
Callable<Integer>
task = () ->{
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
return 123;
}
catch (InterruptedException e) {
throw new IllegalStateException("task interrupted", e);
}
};
Callbale也可以像runnbales一样提交给 executor services。但是callables的结果怎么办？因为submit()不会等待任务完成，executor service不能直接返回callable的结果。不过，executor 可以返回一个Future类型的结果，它可以用来在稍后某个时间取出实际的结果。
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
Future<Integer> future = 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);
在将callable提交给exector之后，我们先通过调用isDone()来检查这个future是否已经完成执行。我十分确定这会发生什么，因为在返回那个整数之前callable会休眠一分钟、
在调用get()方法时，当前线程会阻塞等待，直到callable在返回实际的结果123之前执行完成。现在future执行完毕，我们可以在控制台看到如下的结果：
future done? false
future done? true
result: 123
Future与底层的executor service紧密的结合在一起。记住，如果你关闭executor，所有的未中止的future都会抛出异常。
executor.shutdownNow();
future.get();
你可能注意到我们这次创建executor的方式与上一个例子稍有不同。我们使用newFixedThreadPool(1)来创建一个单线程线程池的 execuot service。
这等同于使用newSingleThreadExecutor不过使用第二种方式我们可以稍后通过简单的传入一个比1大的值来增加线程池的大小。
invokeAll
Executors支持通过invokeAll()一次批量提交多个callable。这个方法结果一个callable的集合，然后返回一个future的列表。
ExecutorService executor = Executors.newWorkStealingPool();
ListCallable<String>> callables = Arrays.asList(
() ->"task1",
() ->"task2",
() -> "task3");
executor.invokeAll(callables)
.stream()
.map(future -> {
try {
return future.get();
}
catch (Exception e) {
throw new IllegalStateException(e);
}
})
.forEach(System.out::println);
在这个例子中，我们利用Java8中的函数流（stream）来处理invokeAll()调用返回的所有future。我们首先将每一个future映射到它的返回值，然后将每个值打印到控制台。如果你还不属性stream，可以阅读我的Java8 Stream 教程。
invokeAny
批量提交callable的另一种方式就是invokeAny()，它的工作方式与invokeAll()稍有不同。在等待future对象的过程中，这个方法将会阻塞直到第一个callable中止然后返回这一个callable的结果。
为了测试这种行为，我们利用这个帮助方法来模拟不同执行时间的callable。这个方法返回一个callable，这个callable休眠指定 的时间直到返回给定的结果。
Callable<String> callable(String result, long sleepSeconds) {
return () -> {
TimeUnit.SECONDS.sleep(sleepSeconds);
return result;
};
}
我们利用这个方法创建一组callable，这些callable拥有不同的执行时间，从1分钟到3分钟。通过invokeAny()将这些callable提交给一个executor，返回最快的callable的字符串结果-在这个例子中为任务2：
ExecutorService executor = Executors.newWorkStealingPool();
List<Callable<String>> callables = Arrays.asList(
callable("task1", 2),
callable("task2", 1),
callable("task3", 3));
String result = executor.invokeAny(callables);
System.out.println(result);
// => task2
上面这个例子又使用了另一种方式来创建executor——调用newWorkStealingPool()。这个工厂方法是Java8引入的，返回一个ForkJoinPool类型的 executor，它的工作方法与其他常见的execuotr稍有不同。与使用一个固定大小的线程池不同，ForkJoinPools使用一个并行因子数来创建，默认值为主机CPU的可用核心数。
ForkJoinPools 在Java7时引入，将会在这个系列后面的教程中详细讲解。让我们深入了解一下 scheduled executors 来结束本次教程。
ScheduledExecutor
我们已经学习了如何在一个 executor 中提交和运行一次任务。为了持续的多次执行常见的任务，我们可以利用调度线程池。
ScheduledExecutorService支持任务调度，持续执行或者延迟一段时间后执行。
下面的实例，调度一个任务在延迟3分钟后执行：
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(1);
Runnable task = () ->
System.out.println("Scheduling: " + System.nanoTime());
ScheduledFuture<?> future = executor.schedule(task, 3, TimeUnit.SECONDS);
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1337);
long remainingDelay = future.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS);
System.out.printf("Remaining Delay: %sms", remainingDelay);
调度一个任务将会产生一个专门的future类型——ScheduleFuture，它除了提供了Future的所有方法之外，他还提供了getDelay()方法来获得剩余的延迟。在延迟消逝后，任务将会并发执行。
为了调度任务持续的执行，executors 提供了两个方法scheduleAtFixedRate()和scheduleWithFixedDelay()。第一个方法用来以固定频率来执行一个任务，比如，下面这个示例中，每分钟一次：
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(1);
Runnable task = () ->
System.out.println("Scheduling: " + System.nanoTime());
int initialDelay = 0;
int period = 1;
executor.scheduleAtFixedRate(task, initialDelay, period, TimeUnit.SECONDS);
另外，这个方法还接收一个初始化延迟，用来指定这个任务首次被执行等待的时长。
请记住：scheduleAtFixedRate()并不考虑任务的实际用时。所以，如果你指定了一个period为1分钟而任务需要执行2分钟，那么线程池为了性能会更快的执行。
在这种情况下，你应该考虑使用scheduleWithFixedDelay()。这个方法的工作方式与上我们上面描述的类似。不同之处在于等待时间 period 的应用是在一次任务的结束和下一个任务的开始之间。例如：
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(1);
Runnable task = () ->
{
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println("Scheduling: " + System.nanoTime());
}
catch (InterruptedException e) {
System.err.println("task interrupted");
}
};
executor.scheduleWithFixedDelay(task, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
这个例子调度了一个任务，并在一次执行的结束和下一次执行的开始之间设置了一个1分钟的固定延迟。初始化延迟为0，任务执行时间为0。所以我们分别在0s,3s,6s,9s等间隔处结束一次执行。如你所见，scheduleWithFixedDelay()在你不能预测调度任务的执行时长时是很有用的。
2.ThreadPoolExecutor规则
线程池的线程执行规则跟任务队列有很大的关系。
- 下面都假设任务队列没有大小限制：
- 如果线程数量<=核心线程数量，那么直接启动一个核心线程来执行任务，不会放入队列中。
- 如果线程数量>核心线程数，但<=最大线程数，并且任务队列是LinkedBlockingDeque的时候，超过核心线程数量的任务会放在任务队列中排队。
- 如果线程数量>核心线程数，但<=最大线程数，并且任务队列是SynchronousQueue的时候，线程池会创建新线程执行任务，这些任务也不会被放在任务队列中。这些线程属于非核心线程，在任务完成后，闲置时间达到了超时时间就会被清除。
- 如果线程数量>核心线程数，并且>最大线程数，当任务队列是LinkedBlockingDeque，会将超过核心线程的任务放在任务队列中排队。也就是当任务队列是LinkedBlockingDeque并且没有大小限制时，线程池的最大线程数设置是无效的，他的线程数最多不会超过核心线程数。
- 如果线程数量>核心线程数，并且>最大线程数，当任务队列是SynchronousQueue的时候，会因为线程池拒绝添加任务而抛出异常。
任务队列大小有限时
- 当LinkedBlockingDeque塞满时，新增的任务会直接创建新线程来执行，当创建的线程数量超过最大线程数量时会抛异常。
- SynchronousQueue没有数量限制。因为他根本不保持这些任务，而是直接交给线程池去执行。当任务数量超过最大线程数时会直接抛异常。
3.submit和execute的联系
submit方法是基于Executor.execute()方法之上的，通过创建并返回一个Future对象就可以实现取消执行或者等待执行完成。invokeAny和invokeAll通常是用于批量执行，可以提交一个task集合并等待task的逐个完成。