Java并发编程之线程池十八问：深度对比和补充

发布：更新时间：2024-05-31 09:30:52

在上一篇文章《Java并发编程之线程池十八问》中，篇幅过长，导致很多内容没有得到充分扩展。因此，本文将对一些关键知识点进行深度对比和补充。

一、写在开头

在上一篇文章我们写《Java并发编程之线程池十八问》的时候，鉴于当时的篇幅已经过长，很多内容就没有扩展了，在这篇文章里对一些关键知识点进行对比补充。

二、Runnable vs Callable

在创建线程的时候，一般会选用Runnable和Callable两种方式。

【源码对比】

Runnable接口

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
   /**
    * 被线程执行，没有返回值也无法抛出异常
    */
    public abstract void run();
}

Callable接口

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    /**
     * 计算结果，或在无法这样做时抛出异常。
     * @return 计算得出的结果
     * @throws 如果无法计算结果，则抛出异常
     */
    V call() throws Exception;
}

Runnable自 Java 1.0 以来一直存在，Callable在 Java 1.5 时引入；
Runnable 接口不会返回结果或抛出检查异常，Callable 接口可以；
Callable支持泛型，可定义返回值类型，但一般情况下没有返回值时，我们推荐使用Runnable接口，使得代码更简洁！
工具类 Executors 可以实现将 Runnable 对象转换成 Callable 对象。（
Executors.callable(Runnable task)
或
Executors.callable(Runnable task, Object result)
）。

三、execute() vs submit()

在线程池中我们有两种提交任务的方式，分别是execute()和submit()，虽然我们在上一篇文章中都有用到，但是并没对它们的特点进行总结，这里做一个对比：

execute()方法用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功与否；
submit()方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个 Future 类型的对象，通过这个 Future 对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过 Future 的 get()方法来获取返回值。

//这里使用Executors只是方便测试，正常使用时推荐使用ThreadPoolExecutor！
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);

Future<String> submit = executorService.submit(() -> {
    try {
        Thread.sleep(5000L);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "javabuild";
});

String s = submit.get();
System.out.println(s);
executorService.shutdown();

输出：

javabuild

如果一直没有获取到返回结果，会报错，使用get（long timeout，TimeUnit unit）方法的话，如果在 timeout 时间内任务还没有执行完，就会抛出 java.util.concurrent.TimeoutException。

四、shutdown() vs shutdownNow()

在JDK 1.8 中，线程池的停止一般使用 shutdown()、shutdownNow()这两种方法。

方法一：

shutdown()

public void shutdown() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; // ThreadPoolExecutor的主锁
    mainLock.lock(); // 加锁以确保独占访问

    try {
        checkShutdownAccess(); // 检查是否有关闭的权限
        advanceRunState(SHUTDOWN); // 将执行器的状态更新为SHUTDOWN
        interruptIdleWorkers(); // 中断所有闲置的工作线程
        onShutdown(); // ScheduledThreadPoolExecutor中的挂钩方法，可供子类重写以进行额外操作
    } finally {
        mainLock.unlock(); // 无论try块如何退出都要释放锁
    }
    tryTerminate(); // 如果条件允许，尝试终止执行器
}

在shutdown的源码中，会启动一次顺序关闭，在这次关闭中，执行器不再接受新任务，但会继续处理队列中的已存在任务，当所有任务都完成后，线程池中的线程会逐渐退出。

方法二：

shutdown()

/**
 * 尝试停止所有正在执行的任务，停止处理等待的任务，
 * 并返回等待处理的任务列表。
 *
 * @return 从未开始执行的任务列表
 */
public List<Runnable> shutdownNow() {
    List<Runnable> tasks; // 用于存储未执行的任务的列表
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; // ThreadPoolExecutor的主锁
    mainLock.lock(); // 加锁以确保独占访问
    try {
        checkShutdownAccess(); // 检查是否有关闭的权限
        advanceRunState(STOP); // 将执行器的状态更新为STOP
        interruptWorkers(); // 中断所有工作线程
        tasks = drainQueue(); // 清空队列并将结果放入任务列表中
    } finally {
        mainLock.unlock(); // 无论try块如何退出都要释放锁
    }
    tryTerminate(); // 如果条件允许，尝试终止执行器
    return tasks; // 返回队列中未被执行的任务列表
}

与shutdown不同的是shutdownNow会尝试终止所有的正在执行的任务，清空队列，停止失败会抛出异常，并且返回未被执行的任务列表。

五、isTerminated() vs isShutdown()

isShutDown 当调用 shutdown() 或shutdownNow()方法后返回为 true;
isTerminated 当调用 shutdown() 方法后，并且所有提交的任务完成后返回为 true；当调用shutdownNow()方法后，成功停止后返回true；
当线程池任务都正常完成的话，则这两种方法均为false。