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1. 引言
同步任務的發起和執行是在同一條時間線上進行的，往往以爲的阻塞，而異步任務的發起和執行在不同的時間線上。但是阻塞/非阻塞與同步/異步執行方式並沒有完全的對應關係，同步/異步的說法也是相對的，他取決於任務的執行方式以及我們的觀察角度。
2. Java Executor框架
2.1 Runnable、Callable接口
Runnable和Callable接口都是對任務處理邏輯對抽象，使得我們無需關注任務的具體處理邏輯。
//沒有返回狀態
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
//有返回狀態
@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
V call() throws Exception;
}
2.2 Executor接口
Executor接口使得任務的提交能夠與任務執行的具體細節解耦，能夠給我們帶來信息隱藏和關注點分離的好處。
public interface Executor {
/**
* 傳入的Runnable實例將被執行，具體是在一個新的線程，或者線程池，
* 或者與被調用者在同一線程，取決於Executor接口的具體實現
*/
void execute(Runnable command);
}
Executor接口我們可以發現兩個問題：
- 無法將任務處理結果返回給客戶端
- 沒有定義釋放資源的方法
2.3 ExecutorService接口
ExecutorService接口繼承自Executor接口，ThreadPoolExecutor是其默認實現，相對於上面提到的兩點問題：
- 其定義了幾個submit方法，這些方法能夠接受Callable接口或者Runnable接口表示的任務，並返回相應的Future實例，從而使客戶端在提交任務後可以獲取任務執行結果
- 定義了shutdown()方法和shutdownNow()方法來釋放資源
下面列舉了一部分ExecutorService接口定義的方法
public interface ExecutorService extends Executor {
// 提交一個callable實例，可以通過返回的future對象獲取到返回結果
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
// 提交一個runnabel實例，執行成功返回的future get()方法返回null
Future<?> submit(Runnable task);
//阻塞方法，提交callable實例集合，當第一個執行成功後便返回結果，並終止其餘線程執行
<T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
throws InterruptedException, ExecutionException;
// 阻塞方法，提交callable實例集合，當所有執行成功後返回future實例集合
<T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
throws InterruptedException;
// 正在執行的任務會繼續執行下去，沒有被執行的則中斷
void shutdown();
// 正在執行的任務停止，返回沒被執行的任務
List<Runnable> shutdownNow();
boolean isShutdown();
boolean isTerminated();
}
2.4 Executors實用工具類
Excecutors能夠返回默認線程工廠，將Runnable實例轉爲Callable實例，並提供了一些能夠返回ExecutorService實例的快捷方法。
| 方法 | 說明 |
|---|---|
| public static ExecutorService newCachedThreadPool() | 適用於執行大量耗時較短且提交比較頻繁的任務。 |
| public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) | 同上 |
| public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) | 線程池大小等於最大線程池大小，該線程池中的工作者線程一般不會超時 |
| public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) | 同上 |
| public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() | 適合單/多生產者——單消費者模式 |
| public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) | 同上 |
- newCachedThreadPool()
相當於new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue());
核心線程池大小爲0，最大線程池大小不受限，工作者線程允許的最大空閒時間爲60s，內部以SynchronousQueue爲工作隊列，但是SynchronousQueue內部並不維護用於存儲隊列元素的實際存儲空間。在極端情況下，給該線程池每提交一個任務都會導致一個新的工作者線程被創建，因此適合適用於執行大量耗時較短且提交比較頻繁的任務。 - public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
相當於new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue());
核心線程池大小與最大線程池大小均爲nThreads，線程池中的空閒工作者線程不會被自動清理，注意使用完後需要主動關閉。
2.5 Future與FutureTask
無論是Runnable實例還是Callable實例所表示的任務，只要我們將其提交給線程池執行，那麼這些任務就是異步任務。
- Runnable實例的優點是可以使用單獨的工作線程執行，缺點是沒有返回值
- Callable實例的優點是有返回值，但是缺點是隻能用線程池執行，靈活性較低。
首先最基本的接口是Future，他代表了異步任務執行之後的返回信息
public interface Future<V> {
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
boolean isCancelled();
boolean isDone();
//阻塞方法，等任務執行完成後返回結果
V get() throws InterruptedException, executionException;
V get(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
FutureTask是Future接口的基本實現類，他融合了Runnable接口（繼承）和Callable接口（組合）的優點，他的構造器可以將Callable實例轉換爲Runnable實例，同時也可以將FutureTask實例交給Executor執行。
