Java中ExecutorService接口介绍、应用场景和示例代码

news2025/1/31 7:44:01

概述

ExecutorService 是 Java 中用于管理线程池的接口，它属于 java.util.concurrent 包。它提供了用于管理并发任务的功能，包括任务的提交、执行和线程池的生命周期管理。以下是对 ExecutorService 的详细讲解、应用场景和示例代码。

1. 详细讲解

1.1 主要方法

submit()：提交一个任务用于执行，可以返回一个 Future 对象，该对象代表任务的结果。
invokeAll()：提交一组任务并在所有任务完成后返回。
invokeAny()：提交一组任务并返回第一个完成的任务的结果。
shutdown()：平滑地关闭线程池，不再接受新任务，但会继续执行已提交的任务。
shutdownNow()：立即关闭线程池，尝试停止所有正在执行的任务并返回待执行的任务列表。

1.2 线程池类型

固定线程池：线程池中的线程数量固定。适用于处理负载相对稳定的任务。
可缓存线程池：根据需要创建新线程，空闲线程会被回收。适用于处理大量短期任务。
单线程池：只有一个线程执行任务，适用于需要顺序执行任务的场景。
定时任务线程池：可以在指定的延迟后执行任务或定期执行任务。

2. 应用场景

高并发处理：处理大量短时间内需要完成的任务，比如并发请求处理。
定时任务调度：定期执行某些任务，如清理操作或数据备份。
资源管理：有效地管理和重用线程资源，降低线程创建和销毁的开销。

3. 示例代码

以下是使用 ExecutorService 的简单示例，演示了如何创建固定线程池、提交任务并处理结果。

import java.util.concurrent.*;

public class ExecutorServiceExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个固定大小的线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
        
        // 提交任务并处理返回的 Future 对象
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            final int taskId = i;
            Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
                // 模拟任务执行
                Thread.sleep(1000);
                return taskId * 2; // 返回结果
            });
            
            // 处理任务结果
            try {
                Integer result = future.get(); // 获取结果，可能会阻塞
                System.out.println("Task " + taskId + " completed with result: " + result);
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
        
        // 处理任务完成后的操作
        try {
            if (!executor.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {
                executor.shutdownNow(); // 强制关闭
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            executor.shutdownNow();
        }
        
        System.out.println("All tasks completed.");
    }
}

代码解析

创建线程池：
- 使用 Executors.newFixedThreadPool(3) 创建一个固定大小的线程池，最多可以同时运行三个线程。
提交任务：
- 使用 executor.submit() 提交任务，该方法返回一个 Future 对象，可以用来获取任务的结果。
处理结果：
- 使用 future.get() 获取任务的结果，调用该方法会阻塞，直到任务完成。
关闭线程池：
- 调用 executor.shutdown() 关闭线程池，停止接收新任务并等待已提交任务完成。
- 使用 awaitTermination() 等待所有任务完成，设定超时时间。