1. 异步任务执行服务是什么意思?
答:
- 线程
Thread
既表示要执行的任务(run()
方法),又表示执行的机制(start()
方法)。 Java
并发包提供了一套框架,大大简化了执行异步任务所需的开发,这套框架引入了一个“执行服务”的概念。- 执行服务将任务的提交和任务的执行相分离,“执行服务”封装了任务执行的细节,对于任务提交者而言,它可以关注于任务本身,如提交任务、获取结果、取消任务,而不需要关注任务执行的细节,如线程的创建、任务调度、线程关闭等。
- 任务执行服务体现了并发异步开发中关注点分离的思想,使用者只需要通过
ExecutorService
提交任务,通过Future
操作任务和结果即可,不需要关注线程创建和协调的细节。
2. 任务执行服务涉及的基本接口有哪些?
答:
Runnable
和Callable
:表示要执行的异步任务。Executor
和ExecutorService
:表示执行服务。Future
:表示异步任务的结果。
3. Runnable 和 Callable 的区别是什么?
答:二者都表示任务:
Runnable
没有返回结果,而Callable
有返回结果。Runnable
不会抛出异常,而Callable
会抛出异常。
4. 怎样理解 Executor?
答:
Executor
表示最简单的执行服务。- 定义:
public interface Executor { void execute(Runnable command); }
,就是可以执行一个Runnable
,没有返回结果。 - 没有限定任务如何执行,可能是创建一个新线程,可能是复用线程池中的某个线程,也可能是在调用者线程中执行。
5. 怎样理解 ExecutorService?
答:
ExecutorService
扩展了Executor
,定义了更多服务,基本方法有:public interface ExecutorService extends Executor { <T> Future<T> submit(Callable<T> task); <T> Future<T> submit(Runnable task, T result); Future<?> submit(Runnable task); void shutdown(); List<Runnable> shutdownNow(); boolean isShutdown(); boolean isTerminated(); boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException; <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; }
- 三个
submit()
都表示提交一个任务,返回值类型都是Future
,返回后,只是表示任务已提交,不代表已执行,通过Future
可以查询异步任务的状态、获取最终结果、取消任务等。对于Callable
,任务最终有个返回值,对于Runnable
是没有返回值的。第二个提交Runnable
的方法可以同时提供一个结果,在异步任务结束时返回;第三个方法异步任务的最终返回值为null
。 - 有两个关闭方法:
shutdown()
和shutdownNow()
。区别是,shutdown()
表示不再接受新任务,但已提交的任务会继续执行,即使任务还未开始执行;shutdownNow()
不仅不接受新任务,而且会终止已提交但尚未执行的任务,对于正在执行的任务,一般会调用线程的interrupt()
方法尝试中断,不过,线程可能不响应中断,shutdownNow()
会返回已提交但尚未执行的任务列表。 shutdown()
和shutdownNow()
不会阻塞等待,它们返回后不代表所有任务都已结束,不过isShutdown()
方法会返回true
。调用者可以通过awaitTermination()
等待所有任务结束,它可以限定等待的时间,如果超时前所有任务都结束了,即isTerminated()
方法返回true
,则返回true
,否则返回false
。ExecutorService
有两组批量提交任务的方法:invokeAll()
和invokeAny()
,它们都有两个版本,其中一个限定等待时间。invokeAll()
方法等待所有任务完成,返回的Future
列表中,每个Future
的isDone()
方法都返回true
,不过isDone()
为true
不代表任务就执行成功了,可能是被取消了。invokeAll()
可以指定等待时间,如果超时后有的任务没完成,就会被取消。- 对于
invokeAny()
,只要有一个任务在限时内成功返回了,它就会返回该任务的结果,其他任务会被取消;如果没有任务能在限时内成功返回,抛出TimeoutException
异常;如果限时内所有任务都结束了,但都发生了异常,抛出ExecutionException
异常。 - 使用
ExecutorService
,编写并发异步任务的代码就像写顺序程序一样,不用关心线程的创建和协调,只需要提交任务、处理结果就可以了,大大简化了开发工作。
6. 怎样理解 Future?
答:
Future
接口定义:public interface Future<V> { boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning); boolean isCancelled(); boolean isDone(); V get() throws InterruptedException, ExecutionException; V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; }
get()
方法用于返回异步任务最终的结果,如果任务还未执行完成,会阻塞等待;带参数的get()
方法可以限定阻塞等待的时间,如果超时任务还未结束,会抛出TimeoutException
异常。cancel()
用于取消异步任务,如果任务已完成、或已经取消、或由于某种原因不能取消,cancel()
返回false
,否则返回true
。如果任务还未开始,则不再运行。但如果任务已经在运行,则不一定能取消,参数mayInterruptIfRunning
表示,如果任务正在执行,是否调用interrupt()
方法中断线程,如果为false
,就不会,如果为true
,就会尝试中断线程,虽然中断不一定能取消线程。isDone()
和isCancelled()
用于查询任务状态。isCancelled()
表示任务是否被取消,只要cancel()
方法返回了true
,随后的isCancelled()
方法都会返回true
,即使执行任务的线程还未真正结束。isDone()
表示任务是否结束,不管什么原因都算,可能是任务正常结束,可能是任务抛出了异常,也可能是任务被取消。- 对于
get()
方法,如果调用get()
方法的线程被中断了,get()
方法会抛出InterruptedException
异常,任务最终大概有三种结果:- 正常完成,
get()
方法会返回其执行结果,如果任务是Runnable
且没有提供结果,返回null
。 - 任务执行抛出了异常,
get()
方法会将异常包装为ExecutionException
重新抛出,通过异常的getCause()
方法可以获取原异常。 - 任务被取消了,
get()
方法会抛出异常CancellationException
。
- 正常完成,
Future
是一个重要的概念,是实现“任务的提交”与“任务的执行”相分离的关键,是其中的“纽带”,任务提交者和任务执行服务通过它隔离各自的关注点,同时进行协作。
7. 【笔试题】手写一个任务执行服务 Demo?
答:
public class BasicDemo {
static class Task implements Callable<Integer> {
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sleepSeconds = new Random().nextInt(1000);
Thread.sleep(sleepSeconds);
return sleepSeconds;
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 使用工厂类 Executors 创建了一个任务执行服务,表示使用一个线程执行所有服务
Future<Integer> future = executor.submit(new Task());
// 模拟执行其他任务
Thread.sleep(100);
try {
System.out.println(future.get());
} catch(ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
executor.shutdown(); // 关闭任务执行服务
}
}
8. ExecutorService 的基本实现原理?
答:
ExecutorService
的主要实现类是ThreadPoolExecutor
,它是基于线程池实现的。ExecutorService
还有一个抽象实现类AbstractExecutorService
。AbstractExecutorService
提供了submit()
、invokeAll()
、invokeAny()
的默认实现,子类需要实现其他方法。除了execute()
,其他方法都与执行服务的生命周期管理有关。submit()
、invokeAll()
、invokeAny()
最终都会调用execute()
,execute()
决定了到底如何执行任务。
9. Future 的基本实现原理?
答:
Future
的主要实现类是FutureTask
。FutureTask
实现了RunnableFuture
接口。RunnableFuture
接口既扩展了Runnable
,又扩展了Future
,没有定义新方法。作为Runnable
,它表示要执行的任务,传递给execute()
方法进行执行;作为Future
,它又表示任务执行的异步结果。
10. 【笔试题】手写一个简单的 ExecutorService 实现类?
答:
public class SimpleExecutorService extends AbstractExecutorService {
@Override
public void shutdown() {
}
@Override
public List<Runnable> shutdownNow() {
return null;
}
@Override
public boolean isShutdown() {
return false;
}
@Override
public boolean isTerminated() {
return false;
}
@Override
public boolean awaitTermination(long itmeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
return false;
}
@Override
public void execute(Runnable command) {
new Thread(command).start();
}
}
原文:大专栏 Java 异步任务执行服务(一):基本概念和原理
原文地址:https://www.cnblogs.com/dajunjun/p/11640356.html
时间: 2024-11-05 23:20:39