聊聊高并发（三十九）解析java.util.concurrent各个组件（十五） 理解ExecutorService接口的设计

上一篇讲了Executor接口的设计，目的是将任务的执行和任务的提交解耦，可以隐藏任务的执行策略。这篇说说ExecutorService接口。它扩展了Executor接口，对Executor的生命周期进行管理，并进行了进一步的扩展。

Executor负责执行任务。它的生命周期有3个：运行，关闭和已终止。在运行的任何时刻，有些 任务可能已经完成，有些可能正在运行，有些可能正在队列中等待执行。所以如果要关闭Executor的话，就有多种方式，比如优雅平滑的关闭，当执行关闭时就不在接受新的任务请求，并且等到已运行的任务执行完成再关闭Executor；比如最粗暴的关闭，直接关闭Executor，不管在运行的任务是否执行完毕。

1. shutdown()方法是优雅关闭的方式

2. shutdownNow()是粗暴关闭的方式，它返回一个还未开始执行的任务的列表。对于正在运行的任务，它采用Thread.interrupt()的方式来取消任务。如果任务不响应线程的中断，那么这个任务可能会一直执行。

3. awaitTermination()方法会等待一段时间再来终止执行的任务

public interface ExecutorService extends Executor {

    void shutdown();

    List<Runnable> shutdownNow();
    
    boolean isShutdown();

    
    boolean isTerminated();

    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);

    
    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);

   
    Future<?> submit(Runnable task);

  
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException;

    
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                  long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException;

    
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException, ExecutionException;

    
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                    long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

ExecutorService的JavaDoc里面的这段代码展示了两阶段来关闭Executor的方式

1. 先用shutdown()来停止接受新的任务

2. 再用awaitTermination()方法等待一段时间来让运行的任务执行完毕，再shutdownNow()强制关闭（采用Thread.interrupt()的方式）。再次awaitTermination()等待一段时间，这里是针对上面说的不响应Thread.interrupt()的任务。如果还没有terminated，就提示Executor没有完成关闭，还有线程在执行任务。

void shutdownAndAwaitTermination(ExecutorService pool) {
   pool.shutdown(); // Disable new tasks from being submitted
  try {
     // Wait a while for existing tasks to terminate
      if (!pool.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {
      pool.shutdownNow(); // Cancel currently executing tasks
        // Wait a while for tasks to respond to being cancelled
       if (!pool.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS))
           System.err.println("Pool did not terminate");
      }
    } catch (InterruptedException ie) {
     // (Re-)Cancel if current thread also interrupted
      pool.shutdownNow();
      // Preserve interrupt status
     Thread.currentThread().interrupt();
    }
 }

除了关闭Executor和检查Executor状态的方法外，ExecutorService还定义了一系列的submit()和invoke()来支持任务异步执行和批量执行。

submit()方法支持Callable接口和普通的Runnable接口，它的目的是返回一个Future对象来支持任务的异步执行。调用者可以通过Future对象来检查任务的执行状态。后面会具体介绍Future相关的内容。

invokeAll()和invokeAny()提供了批量执行任务的接口。