Интерфейс ExecutorService

Для чего нужен интерфейс Executor

До Java 5 для управления потоками нужно было писать весь код самому в приложении. Кроме этого, создание объекта new Thread — это ресурсоемкая операция, и создавать для “легковесных” задач каждый раз новый поток было нерационально. А так как с этой проблемой сталкивались абсолютно все разработчики многопоточных приложений, этот функционал решили вынести как фреймворк Executor в Java.

Какая главная идея? Все просто: вместо того, чтоб создавать новый поток под каждую новую задачу, потоки хранятся в неком “хранилище”, и когда поступает новая задача, берется уже существующий поток, а не создается новый.

Основные интерфейсы этого фреймворка — это Executor, ExecutorService и ScheduledExecutorService, каждый из которых расширяет функциональность предыдущего.

Интерфейс Executor — базовый интерфейс, который объявляет один метод void execute(Runnable command) — запуск задачи, которая описана в объекте типа Runnable.

Интерфейс ExecutorService уже более интересный. Он содержит методы для управления завершением работы, а также методы, которые могут возвращать какой-то результат. Посмотрим подробнее на его методы:

Давай рассмотрим небольшой пример работы с ExecutorService.

import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

public class ExecutorServiceTest {
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
//Создаем ExecutorService на 2 потока
       java.util.concurrent.ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(2, 2, 60, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10));
//Создаем 5 задач
       MyRunnable task1 = new MyRunnable();
       MyRunnable task2 = new MyRunnable();
       MyRunnable task3 = new MyRunnable();
       MyRunnable task4 = new MyRunnable();
       MyRunnable task5 = new MyRunnable();

       final List<MyRunnable> tasks = List.of(task1, task2, task3, task4, task5);
//Отправляем на обработку список, который содержит 5 ранее созданных задач
       final List<Future<Void>> futures = executorService.invokeAll(tasks, 6, TimeUnit.SECONDS);
       System.out.println("got futures");

//Останавливаем ExecutorService
       executorService.shutdown();

       try {
           TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
       } catch (InterruptedException e) {
           e.printStackTrace();
       }

       System.out.println(executorService.isShutdown());
       System.out.println(executorService.isTerminated());
   }

   public static class MyRunnable implements Callable<Void> {

       @Override
       public Void call() {
// Добавляем 2 задержки времени. При остановке ExecutorService увидим какая из них отрабатывает при попытке остановить выполнение задачи
           try {
               TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
           } catch (InterruptedException e) {
               System.out.println("sleep 1: " + e.getMessage());
           }
           try {
               TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
           } catch (InterruptedException e) {
               System.out.println("sleep 2: " + e.getMessage());
           }
           System.out.println("done");
           return null;
       }
   }
}

Вывод программы:

Каждая задача выполняется по 5 секунд. Так как мы создали пул на два потока, первые две строки в выводе логичны и понятны.

Через 6 секунд после начала работы программы срабатывает таймаут метода invokeAll и возвращается результат в виде списка Future. Это видно по строке вывода “got futures”.

После завершения работы первых двух задач начали работать еще две. Но так как время, заданное в методе invokeAll вышло, эти две задачи не успели завершиться, и им была отправлена команда "cancel". Именно поэтому в выводе видно две строки “sleep 1: sleep interrupted”.

А дальше можно наблюдать еще две надписи “done”. Это и есть демонстрация сайд-эффекта, о котором я писал при описании метода invokeAll.

Последняя, пятая задача даже не запускалась, поэтому мы в выводе программы ничего о ней не видим.

Последние две строчки — это вывод результата вызова методов isShutdown и isTerminated.

Еще в этом примере интересно в дебаге посмотреть состояние задач после завершения таймаута (брейкпоинт на строке “executorService.shutdown();”):

Видим, что две задачи завершились: “Completed normally”, и три задачи “Cancelled”.

ScheduledExecutorService

Для завершения рассказа об экзекюторах, рассмотрим еще ScheduledExecutorService.

У него есть 4 метода: