Java 并发与执行器

Executor 将提交 Runnable 与决定其运行位置分离。 ExecutorService 增加生命周期管理和 submit；Callable<V> 可以返回值或抛出受检查异常， 而 Future<V> 表示最终结果。Future.get() 建立任务完成前执行的操作所需的可见性。

Future<Result> future = pool.submit(() -> compute(input));
try {
    return future.get();
} catch (ExecutionException e) {
    throw new ServiceException(e.getCause());
}

使用 synchronized、Lock、原子类、并发集合或消息传递来建立 happens-before 关系。 执行器提供调度能力，并不会自动保证可变共享对象的安全。

AQS 和同步器 #

AbstractQueuedSynchronizer（AQS）是锁、信号量、闩锁及相关同步器的框架。 子类维护一个原子整数状态，并实现获取/释放尝试。发生竞争时，AQS 将等待线程加入类似 FIFO 的同步队列，并使用 LockSupport 挂起线程；释放时唤醒符合条件的后继线程。 条件变量使用关联的条件队列，并在收到信号时将等待者移回同步队列。 队列顺序本身并不是普遍的公平性保证。

ThreadPoolExecutor 接纳任务 #

ThreadPoolExecutor 首先创建工作线程，直到达到 corePoolSize；然后将任务排队； 只有队列拒绝任务时才会向 maximumPoolSize 增长；达到上限后则拒绝任务。 因此，无界 LinkedBlockingQueue 实际上会阻止线程数超过核心线程数， 而 SynchronousQueue 会积极创建工作线程，直到达到最大值。 核心数量以上的空闲工作线程会在 keepAliveTime 后终止；显式启用时，核心线程也可以超时。

应根据工作负载证据、内存限制和下游系统容量选择有界队列并确定其大小。 工作线程工厂控制名称、守护线程状态和未捕获异常处理。 AbortPolicy 抛出异常，CallerRunsPolicy 通过让提交者执行任务施加背压， DiscardPolicy 丢弃工作，DiscardOldestPolicy 在重试前移除排队最久的工作。 只有调用方能够容忍时，才可以静默丢弃任务。

生命周期、取消和可见性 #

cancel(true) 将 Future 标记为已取消，并在任务运行时请求中断； 中断是协作式的，因此阻塞操作必须传播或恢复中断状态，CPU 密集型任务必须轮询该状态。 取消不会回滚副作用。

shutdown() 拒绝新任务，但允许排队任务完成。shutdownNow() 尝试中断工作线程， 并返回尚未开始的任务。在应用边界调用 awaitTermination。 当前 JDK 中，Executors 工厂方法提供固定线程、单线程、定时、工作窃取和虚拟线程执行器， 但显式构造 ThreadPoolExecutor 能让队列和拒绝策略便于审查。 当 ExecutorService 的生命周期属于词法作用域时，始终关闭它。

参考资料 #

• JDK ExecutorService API
• JDK ThreadPoolExecutor API
• JDK AbstractQueuedSynchronizer API