Java の Executor サービスの概要

Executor および ExecutorService API は、スレッドの実行を管理および制御するための重要なツールです。これらは java.util.concurrent パッケージの一部です。スレッドの作成、管理、同期の複雑さを抽象化することで、同時プログラミングのプロセスを簡素化します。

Executors は、java.util.concurrent パッケージのユーティリティ クラスで、さまざまな種類の ExecutorService インスタンスを作成および管理するためのファクトリ メソッドを提供します。これにより、スレッド プールの作成プロセスが簡素化され、さまざまな構成でエグゼキューター インスタンスを簡単に作成および管理できるようになります。

Executor API Java 1.5 以降で利用できるインターフェースです。 execute(実行可能なコマンド)メソッドを提供します。 これは基本インターフェイスであり、ExecutorService はこのインターフェイスを拡張します。指定されたコマンドは、将来、新しいスレッド、スレッド プールのスレッド、または同じスレッドによって実行され、void を返しません。

ExecutorService API Java 1.5 以降で利用できるインターフェースです。並行プログラミングでタスクの実行を制御するための複数の方法を提供します。実行可能なタスクと呼び出し可能なタスクの両方をサポートします。タスクのステータスとして Future を返します。以下に、最もよく使用される方法を示します。

• submit() は、Callable タスクまたは Runnable タスクを受け入れ、Future 型の結果を返します。

• invokeAny() は、実行するタスクのコレクションを受け取り、任意の 1 つのタスクが正常に実行された結果を返します。

• invokeAll() は、実行するタスクのコレクションを受け取り、Future オブジェクト タイプのリストの形式ですべてのタスクの結果を返します。

• shutdown() は、executor サービスをすぐに停止しませんが、新しいタスクを受け入れません。現在実行中のタスクがすべて終了すると、executor サービスがシャットダウンされます。

• shutdownNow() は、Executor サービスを直ちに停止しようとしますが、実行中のすべてのタスクが同時に停止されることは保証されません。

• awaitTermination(long timeout, TimeUnit単位) は、すべてのタスクが完了するか、タイムアウトが発生するか、現在のスレッドが中断されるか、いずれか先に起こるまでブロック/待機します。現在のスレッドはブロックされます。

ExecutorService の種類

• FixedThreadPool 指定された数のスレッドで固定サイズのスレッド プールを作成します。送信されたタスクは同時に実行されます。タスクがない場合、スレッドはタスクが到着するまでアイドル状態になります。スレッドがビジーの場合、タスクはキューに追加されます。

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
Future<string> submit = fixedThreadPool.submit(() -> {
    System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName());
    return Thread.currentThread().getName();
});
fixedThreadPool.shutdown();
</string>

• CachedThreadPool スレッドのプールを作成し、ワークロードに基づいてプールに必要なスレッドの数を自動的に調整します。スレッドが 60 秒以上アイドル状態の場合、スレッドは終了します。これは動的負荷に対してうまく機能します。スレッドはアイドル タイムアウト後に強制終了されるため、ここではリソースがより有効に活用されます。

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
Future<string> submit = fixedThreadPool.submit(() -> {
    System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName());
    return Thread.currentThread().getName();
});
fixedThreadPool.shutdown();
</string>

• SingleThreadExecutor 単一のスレッドを作成し、タスクを順番に実行します。ここでは並列処理は行われません。

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future<string> submit = fixedThreadPool.submit(() -> {
    System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName());
    return Thread.currentThread().getName();
});
fixedThreadPool.shutdown()
</string>

• ScheduledThreadPool/ScheduledExecutor タスクを定期的な間隔で実行したり、一定の遅延後に実行したりする機能を持つスレッドまたは trhead プールを作成します。

ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor(); // Single-threaded scheduler
ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(5); // Multi-threaded scheduler

scheduler.schedule(task, 10, TimeUnit.SECONDS); // Schedule task to run after 10 seconds.

scheduler.scheduleAtFixedRate(task, 5, 10, TimeUnit.SECONDS);
    //It schedules a task to run every 10 seconds with an initial delay of 5 seconds.
scheduler.scheduleWithFixedDelay(task, 5, 10, TimeUnit.SECONDS);
   //It schedules a task to run with a fixed delay of 10 seconds between the end of one execution and the start of the next, with an initial delay of 5 seconds.
scheduler.schedule(() -> scheduler.shutdown(), 20, TimeUnit.SECONDS);
   //It schedules a shutdown of the scheduler after 20 seconds to stop the example.

ExecutorService へのタスクの送信
タスクは、execute() メソッドと submit() メソッドを使用して ExecutorService に送信できます。 execute() メソッドは実行可能なタスクに使用されますが、submit() は実行可能なタスクと呼び出し可能なタスクの両方を処理できます。

 executor.execute(new RunnableTask()); //fire-and-forgot
 executor.submit(new CallableTask()); //returns the status of task

ExecutorService をシャットダウンしています
ExecutorService をシャットダウンしてリソースを解放することが重要です。これは、shutdown() メソッドと shutdownNow() メソッドを使用して実行できます。

executor.shutdown(); // Initiates an orderly shutdown"
executor.shutdownNow(); // Attempts to stop all actively executing tasks.
executor.awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit); //blocks the thread until all tasks are completed or timeout occurs or current thread is interrupted, whichever happens first. Returns `true `is tasks completed, otherwise `false`.

シャットダウンへの推奨アプローチ

executor.shutdown();
try {
    // Wait for tasks to complete or timeout
    if (!executor.awaitTermination(120, TimeUnit.SECONDS)) {
        // If the timeout occurs, force shutdown
        executor.shutdownNow();      
    }
} catch (InterruptedException ex) {
    executor.shutdownNow();
    Thread.currentThread().interrupt();
}

Runnable について

• Runnable はインターフェイスであり、スレッドによって実行できるタスクを表します。
• Threads または Executor サービスを使用して、Runnable タスクを実行できます。
• Runnable には run() メソッドがあり、データを返しません。
• チェック例外をスローできません。

Callable について

• 1.5で導入されました
• call() メソッドがあり、型 V を返します。
• これには throws Exception が含まれており、チェックされた例外をスローできます。

今後について

• タスクの将来の結果を表します。
• リクエストの処理が完了した後、結果は最終的に Future に表示されます。
• boolean isDone() リクエスト処理のステータスを返します。完了した場合は true、それ以外の場合は false。
• boolean cancel(boolean MayInterruptIfRunning) 送信されたタスクをキャンセルします。 MayInterruptIfRunning を false として渡すと、すでに開始されたタスクはキャンセルされません。
• boolean isCancelled() はタスクがキャンセルされたかどうかを返します。
• V get() はタスクの結果を返します。タスクが完了していない場合はスレッドをブロックします。
• V get(long timeout, TimeUnit Unit) 必要に応じて、計算が完了するまで最大でも指定された時間待機し、その結果を取得します。計算が完了していない場合、指定された時間が経過すると TimeoutException がスローされます。

コーディングと学習を楽しんでください !!!

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