Executor 框架详解

框架最核心的类是ThreadPoolExecutor,它是Java线程池的实现类，通过Executors工具类，可以创建3种类型的ThreadPoolExecutor:
首先附上ThreadPoolExecutor的构造函数

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                   int maximumPoolSize,
                   long keepAliveTime,
                   TimeUnit unit,
                   BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                   ThreadFactory threadFactory,
                   RejectedExecutionHandler handler)

FixedThreadPool

可重用固定线程数的线程池。实现源码：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
       return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                     0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                     new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
   }

在这里，corePoolSize和maximumPoolSize都设置成了创建时指定的线程数nThread，当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime为多余的空闲线程等待新任务的时间，超过这个时间后线程将会被终止。在这里设置为0L，意味着多余的空闲线程将会被立即终止。
FixedPoolThread的execute()方法运行流程如下：

FiexdPoolThread运行流程

如果当前运行的线程少于corePoolSize，则创建新的线程来执行任务。
在线程池完成预热之后（当前运行的线程数等于corePoolSize），将任务加入LinkedBlockingQueue
线程执行完1中的任务后，会在循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行

由于它采用了LinkedBlockingQueue来作为线程池的工作队列，这是一个无界队列（队列容量为Integer.MAX_VALUE）。所以将会为线程池带来如下影响：

当线程池的线程数达到corePoolSize之后，新的任务将会在无界队列中等待，因此线程池中的线程不会超过corePoolSize
由于1，使用无界队列时maximumPoolSize将是一个无效参数；
由于1和2，使用无界队列时keepAliveTime将是一个无效参数
由于使用无界队列，运行中的FixedThreadPool(未执行shutdown()或shutdownNow())不会拒绝任务。

SingleThreadExecutor

使用单个worker线程的Executor，下面是源码实现：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

SingleThreadExecutor的corePoolSize和maximumPoolSize都被设置成1,其他参数则与FixedThreadPool相同,它使用无界队列的影响与FixedThreadPool是同样的。下面是它的运行流程图：

SingleThreadExecutor运行流程

如果当前没有线程在运行，则创建一个新的线程
当线程池中有且仅有一个运行的线程，将任务加入LinkedBlockingQueue
线程执行完1中的任务后，会在循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务执行。

CachedThreadPool

一个会根据需要创建新线程的线程池，下面是源码实现：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

它的corePoolSize被设置为0，maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE,即maximumPool是无界的；把keepAliveTime设置成60L，意味着该线程池中空闲线程等待新任务的最长时间为60秒，超时则被会终止。CachedThreadPool使用没有容量的SynchronousQueue作为线程池的工作队列，但CachedThreadPool的maximumPool是无界的,意味着，如果主线程提交任务的速度高于maximumPool中线程处理的速度，它将会不断的创建新的线程，直到耗尽所有CPU和内存资源。它的运行流程如图：

CachedThreadPool运行流程

首先执行SynchronousQueue.offer(task)，如果当前maximumPool中有空闲线程正在执行SynchronousQueue.poll(keepAliveTime,TimeUnit.NANOSECONDS),那么主线程执行的offer操作与空闲线程执行的poll操作配对成功，主线程把任务交给空闲线程执行，execute执行成功，否则执行下面的操作。
当maximumPool为空，或者其中没有空闲线程时，将没有线程执行poll操作，那么CachedThreadPool会创建一个新的线程，execute方法执行成功。
在上面的步骤中，线程将任务执行完后，变为空闲状态，将会执行poll操作，空闲线程继续等待新的任务到来并配对执行，如果超过60s，则线程将会被终止。由于超过60秒的空闲线程将会被终止，所以长时间保持空闲的CachedThreadPool不会使用任何资源。

CachedThreadPool的任务传递示意图：

任务传递

ScheduledThreadPoolExecutor

主要用来在给定的延迟之后运行任务，或者定期执行任务，下面是源码实现：

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }

该类直接继承自ThreadPoolExecutor，为的是能直接使用已经实现的方法，而且，它新加了几个方法：

public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)
//向定时任务线程池提交一个延时Runnable任务（仅执行一次）
public ScheduledFuture schedule(Callable callable, long delay, TimeUnit unit);
//向定时任务线程池提交一个延时的Callable任务（仅执行一次）
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay,long period, TimeUnit unit)
//向定时任务线程池提交一个固定时间间隔执行的任务
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay,long delay, TimeUnit unit);
//向定时任务线程池提交一个固定延时间隔执行的任务

也可以向其直接提交普通任务，相当于延时和周期都为0的任务。这里构造时的数值含义与前面的类似，就不赘述了。下面是基本运行流程图：

ScheduledThreadPoolExecutor运行流程

主线程提交普通任务或有延时或周期的任务。并将任务加入具有优先性质的阻塞队列。
线程池中的线程每次通过take()方法获取任务，然后从任务的getDelay()方法获取应当延时的时间，当延时达到，执行任务。执行完毕后，判断这是不是一个周期任务，如果是，则继续延时执行任务，如果不是，则继续调用take方法获取任务，如果没有获取到任务，空闲线程将会被终止。

FutureTask

代表异步计算的结果，根据FutureTask.run()方法执行状况，可以分为下面三种状态：

未启动：FutureTask.run()方法还没有被执行前
已启动：FutureTask.run()方法正在执行
已完成：FutureTask.run()方法正常结束、被取消、执行抛出异常、异常结束

状态转换

下面是FutureTask对应get(),cancel()方法执行示意图：

get&cancel