Java執行緒池Executor框架詳解
Java的執行緒既是工作單元，也是執行機制。從JDK 5開始，把工作單元與執行機制分離開來。工作單元包括Runnable和Callable，而執行機制由Executor框架提供。
Executor框架簡介
在HotSpot VM的執行緒模型中，Java執行緒（java.lang.Thread）被一對一對映為本地作業系統執行緒。Java執行緒啟動時會建立一個本地作業系統執行緒；當該Java執行緒終止時，這個作業系統執行緒也會被回收。作業系統會排程所有執行緒並將它們分配給可用的CPU。
在上層，Java多執行緒程式通常把應用分解為若干個任務，然後使用使用者級的排程器（Executor框架）將這些任務對映為固定數量的執行緒；在底層，作業系統核心將這些執行緒對映到硬體處理器上。
任務：包括被執行任務需要實現的介面：Runnable介面或Callable介面。
任務的執行：包括任務執行機制的核心介面Executor，以及繼承自Executor的ExecutorService介面。Executor框架有兩個關鍵類實現了ExecutorService介面（ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor）。
非同步計算的結果：包括介面Future和實現Future介面的FutureTask類。
ThreadPoolExecutor
1、FixedThreadPool：稱為可重用固定執行緒數的執行緒池。下面是FixedThreadPool的原始碼實
現。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
FixedThreadPool的corePoolSize和maximumPoolSize都被設定為建立FixedThreadPool時指定的引數nThreads。
當執行緒池中的執行緒數大於corePoolSize時，keepAliveTime為多餘的空閒執行緒等待新任務的最長時間，超過這個時間後多餘的執行緒將被終止。這裡把keepAliveTime設定為0L，意味著多餘的空閒執行緒會被立即終止。
FixedThreadPool使用無界佇列LinkedBlockingQueue作為執行緒池的工作佇列（佇列的容量為Integer.MAX_VALUE）。使用無界佇列作為工作佇列會對執行緒池帶來如下影響。
1）當執行緒池中的執行緒數達到corePoolSize後，新任務將在無界佇列中等待，因此執行緒池中的執行緒數不會超過corePoolSize。
2）由於1，使用無界佇列時maximumPoolSize將是一個無效引數。
3）由於1和2，使用無界佇列時keepAliveTime將是一個無效引數。
4）由於使用無界佇列，執行中的FixedThreadPool（未執行方法shutdown()或shutdownNow()）不會拒絕任務（不會呼叫RejectedExecutionHandler.rejectedExecution方法）。
2、SingleThreadExecutor：使用單個worker執行緒的Executor。下面是SingleThreadExecutor的原始碼實現。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
3、CachedThreadPool：是一個會根據需要建立新執行緒的執行緒池。下面是建立CachedThread-
Pool的原始碼。
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
CachedThreadPool的corePoolSize被設定為0，即corePool為空；maximumPoolSize被設定為Integer.MAX_VALUE，即maximumPool是無界的。這裡把keepAliveTime設定為60L，意味著CachedThreadPool中的空閒執行緒等待新任務的最長時間為60秒，空閒執行緒超過60秒後將會被終止。
CachedThreadPool使用沒有容量的SynchronousQueue作為執行緒池的工作佇列，但CachedThreadPool的maximumPool是無界的。這意味著，如果主執行緒提交任務的速度高於maximumPool中執行緒處理任務的速度時，CachedThreadPool會不斷建立新執行緒。極端情況下，CachedThreadPool會因為建立過多執行緒而耗盡CPU和記憶體資源。
ScheduledThreadPoolExecutor
ScheduledThreadPoolExecutor繼承自ThreadPoolExecutor。它主要用來在給定的延遲之後執行任務，或者定期執行任務。
ScheduledThreadPoolExecutor會把待排程的任務（ScheduledFutureTask）放到一個DelayQueue中。
ScheduledFutureTask主要包含3個成員變數，如下：
long型成員變數time，表示這個任務將要被執行的具體時間。
long型成員變數sequenceNumber，表示這個任務被新增到ScheduledThreadPoolExecutor中
的序號。
long型成員變數period，表示任務執行的間隔週期。
DelayQueue封裝了一個PriorityQueue，這個PriorityQueue會對佇列中的ScheduledFutureTask進行排序。排序時，time小的排在前面（時間早的任務將被先執行）。如果兩個ScheduledFutureTask的time相同，就比較sequenceNumber，sequenceNumber小的排在前面（也就是說，如果兩個任務的執行時間相同，那麼先提交的任務將被先執行）。
FutureTask
Future介面和實現Future介面的FutureTask類，代表非同步計算的結果。FutureTask可以處於下面3種狀態：
1）未啟動。FutureTask.run()方法還沒有被執行之前，FutureTask處於未啟動狀態。當建立一個FutureTask，且沒有執行FutureTask.run()方法之前，這個FutureTask處於未啟動狀態。
2）已啟動。FutureTask.run()方法被執行的過程中，FutureTask處於已啟動狀態。
3）已完成。FutureTask.run()方法執行完後正常結束，或被取消（FutureTask.cancel（…）），或執行FutureTask.run()方法時丟擲異常而異常結束，FutureTask處於已完成狀態。
當FutureTask處於未啟動或已啟動狀態時，執行FutureTask.get()方法將導致呼叫執行緒阻塞；
當FutureTask處於已完成狀態時，執行FutureTask.get()方法將導致呼叫執行緒立即返回結果或丟擲異常。
當FutureTask處於未啟動狀態時，執行FutureTask.cancel()方法將導致此任務永遠不會被執行；當FutureTask處於已啟動狀態時，執行FutureTask.cancel（true）方法將以中斷執行此任務執行緒的方式來試圖停止任務；當FutureTask處於已啟動狀態時，執行FutureTask.cancel（false）方法將不會對正在執行此任務的執行緒產生影響（讓正在執行的任務執行完成）；當FutureTask處於已完成狀態時，執行FutureTask.cancel（…）方法將返回false。
FutureTask的實現也是基於AbstractQueuedSynchronizer（AQS）。
Sync是FutureTask的內部私有類，它繼承自AQS。建立FutureTask時會建立內部私有的成員物件Sync，FutureTask所有的的公有方法都直接委託給了內部私有的Sync。