Java 中的并发编程可以有效地提升应用程序的性能和响应速度，而在并发编程中，线程池是一个重要的工具，用来管理和复用线程，避免频繁创建和销毁线程带来的开销。Java 的并发框架提供了多个工具类和接口来管理线程池和任务执行，其中 Executor 和 Executors 是最常用的两个类。理解 Executor 和 Executors 的区别，可以帮助开发者更好地构建和管理并发应用程序。本文将深入讨论它们的区别、应用场景以及代码示例，帮助开发人员更好地掌握 Java 中的并发编程概念。
1. Executor 与 Executors 简介
1.1 Executor 接口
Executor 是 Java 并发包中的一个核心接口，它用于将任务的提交与实际的执行机制解耦。换句话说，Executor 提供了一种提交任务的统一方式，而不关心任务是如何执行的（例如是新线程、线程池或其他策略）。
Executor 接口非常简单，只有一个方法：
public interface Executor {
void execute(Runnable command);
}
execute(Runnable command)：接收一个Runnable对象作为参数，并提交该任务进行执行。
1.2 Executors 工具类
Executors 是一个工具类，用于创建不同类型的 Executor 实现。它通过一些静态工厂方法为开发人员提供了便捷的方式来创建和配置线程池，比如固定大小的线程池、缓存线程池、单线程池等。
典型的静态工厂方法有：
newFixedThreadPool(int nThreads)：创建一个固定大小的线程池。newCachedThreadPool()：创建一个根据需要创建新线程的线程池。newSingleThreadExecutor()：创建一个只有一个线程的线程池。newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：创建一个可以定期或延时执行任务的线程池。
2. Executor 与 Executors 的主要区别
2.1 角色不同
- Executor 是一个接口，定义了任务提交的规范，即如何提交任务，而不涉及具体的执行机制。
- Executors 是一个工具类，提供了一些静态工厂方法，用于创建多种类型的
ExecutorService，帮助我们方便地获得合适的Executor实现。
2.2 设计思路不同
- Executor 的设计意图是提供一个任务执行的通用抽象，开发者可以自定义任务的执行方式，而不需要被线程池的具体实现所束缚。
- Executors 则是为了简化线程池的创建和管理，它封装了
Executor的各种实现，使得开发者可以通过简单的方法创建和使用线程池，而不用手动管理线程的生命周期。
2.3 创建方式
- Executor 作为一个接口，本身不能实例化，只能由其具体实现类来实现任务执行的功能。
- Executors 工具类通过静态方法创建
ExecutorService或ScheduledExecutorService，开发者可以使用这些工厂方法轻松地获得线程池对象。
3. Executor 与 Executors 实战示例
为了更好地理解 Executor 和 Executors，我们通过几个代码实例来展示它们的使用方式和差异。
3.1 Executor 接口的使用
我们可以通过实现 Executor 接口来创建自己的任务执行器。以下是一个简单的实现示例：
public class SimpleExecutor implements Executor {
@Override
public void execute(Runnable command) {
new Thread(command).start();
}
public static void main(String[] args) {
Executor executor = new SimpleExecutor();
executor.execute(() -> System.out.println("Task executed by SimpleExecutor"));
}
}
在这个示例中，我们创建了一个名为 SimpleExecutor 的类，它实现了 Executor 接口的 execute 方法，每次调用 execute 方法时，都会启动一个新的线程来执行任务。虽然这个实现非常简单，但它可以清晰地展示 Executor 接口的用法。
3.2 Executors 工具类的使用
Executors 工具类通过静态工厂方法创建线程池，下面是一些常见线程池的使用示例。
3.2.1 固定大小的线程池
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class FixedThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int taskId = i;
executorService.execute(() -> {
System.out.println("Executing task " + taskId + " by " + Thread.currentThread().getName());
});
}
executorService.shutdown();
}
}
在这个例子中，newFixedThreadPool(3) 创建了一个固定大小为 3 的线程池，这意味着最多同时有 3 个线程在执行任务，其余的任务会被放入队列，等待线程空闲时执行。
3.2.2 缓存线程池
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class CachedThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int taskId = i;
executorService.execute(() -> {
System.out.println("Executing task " + taskId + " by " + Thread.currentThread().getName());
});
}
executorService.shutdown();
}
}
newCachedThreadPool() 创建了一个缓存线程池，根据需要创建新线程。如果有空闲线程可以重用，则会重用空闲线程，适用于执行大量生存期短的任务。
3.2.3 单线程池
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class SingleThreadExecutorExample {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int taskId = i;
executorService.execute(() -> {
System.out.println("Executing task " + taskId + " by " + Thread.currentThread().getName());
});
}
executorService.shutdown();
}
}
newSingleThreadExecutor() 创建一个单线程池，这个线程池只有一个线程来处理所有的任务，确保任务的执行顺序与提交顺序一致。
4. ExecutorService 与 Executors 的联系
4.1 ExecutorService
ExecutorService 是 Executor 的子接口，扩展了对任务的控制，提供了更丰富的 API，比如任务的提交、管理和关闭。与 Executor 相比，ExecutorService 提供了以下功能：
- 任务提交：可以提交
Runnable和Callable任务。 - 任务关闭：提供了
shutdown()和shutdownNow()方法来关闭线程池。 - 任务结果：可以使用
submit()方法提交任务并返回Future对象，用于获取任务的执行结果。
4.2 Executors 创建 ExecutorService
Executors 工具类提供的静态方法实际上返回的是 ExecutorService 或其实现类。通过 ExecutorService，开发人员可以更加方便地管理线程池中的线程。
例如：
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
这里返回的 executorService 对象是 ExecutorService 类型，可以调用 shutdown() 等方法来管理线程池的生命周期。
5. 如何选择 Executor 和 Executors
在实际的开发中，开发者通常更常用的是 Executors 工具类，因为它提供了一些方便的方法来创建常见类型的线程池，减少了对线程池配置的复杂性。然而，选择 Executor 还是 Executors 取决于需求：
- 如果需要自定义线程池的行为或者实现特定的任务调度策略，可以实现
Executor接口。 - 如果想要快速地创建一个线程池，并且不关心底层的实现细节，使用
Executors工具类会更加便捷。
6. Executor 框架的优缺点
6.1 优点
- 解耦任务提交与执行：
Executor框架将任务的提交与执行机制解耦，便于扩展和复用代码。 - 线程复用：通过线程池可以复用线程，减少了频繁创建和销毁线程的开销。
- 更好的资源管理：
ExecutorService提供的接口可以控制线程池的大小，管理任务的执行顺序和并发数量。
6.2 缺点
- 复杂性增加：引入线程池和任务调度框架可能增加代码的复杂性，特别是在处理线程池的生命周期和异常时。
- 资源占用：如果线程池的配置不合理（例如线程数量过多），可能会造成系统资源的浪费，甚至导致性能下降。
7. 总结
在 Java 并发编程中，Executor 和 Executors 是非常重要的工具。Executor 是一个接口，定义了任务提交的标准，而 Executors 是一个工具类，提供了用于创建各种类型线程池的便捷方法。在使用 Executor 框架时，开发者可以选择自己实现 Executor 接口来定义任务的执行方式，或者通过 Executors 提供的工厂方法快速创建线程池。
理解 Executor 与 Executors 的区别与联系，可以帮助开发者根据实际的应用场景选择最合适的工具，从而提高系统的并发处理能力，提升应用程序的性能和响应速度。在日常的 Java 开发中，合理使用线程池，注重线程的管理和复用，是编写高效并发程序的重要基础。
