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标题: 线程池execute 和 submit 的区别 [打印本页]

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作者: 悠扬随风    时间: 2023-4-7 16:10
标题: 线程池execute 和 submit 的区别
1. execute 和 submit 的区别

前面说了还需要介绍多线程中使用 execute 和 submit 的区别（这两个方法都是线程池 ThreadPoolExecutor 的方法）。
1.1 方法来源不同

execute 方法是线程池的顶层接口 Executor 定义的，在 ThreadPoolExecutor 中实现：

1. void execute(Runnable command);

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submit()是在ExecutorService接口中定义的，并定义了三种重载方式：

1. <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
3. <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
5. Future<?> submit(Runnable task);

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在AbstractExecutorService类中有它们的具体实现，而ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService类。所以 ThreadPoolExecutor 也有这三个方法。
1.2 接收参数不同

从上面的方法来源中可以看出，二者接收参数类型不同：

• execute()方法只能接收实现Runnable接口类型的任务
  
• submit()方法则既可以接收Runnable类型的任务，也可以接收Callable类型的任务
  

1.3 返回值不同

由于 Runnable 和 Callable 的区别就是，Runnable 无返回值，Callable 有返回值。
所以 execute 和 submit  的返回值也不同。

• execute()的返回值是void，线程提交后不能得到线程的返回值
  
• submit()的返回值是Future，通过Future的get()方法可以获取到线程执行的返回值，get()方法是同步的，执行get()方法时，如果线程还没执行完，会同步等待，直到线程执行完成
  1. 虽然submit()方法可以提交Runnable类型的参数，但执行Future方法的get()时，线程执行完会返回null，不会有实际的返回值，这是因为Runable本来就没有返回值

  复制代码

1.4 异常处理机制不同

• 用 submit 提交任务，任务内有异常也不会打印异常信息，而是调用get()方法时，打印出任务执行异常信息
  
• 用 execute 提交任务时，任务内有异常会直接打印出来
  

后面源码分析中会体现这个不同点！
2. execute 和 submit 源码分析

2.1 submit 源码分析

submit 方法是 ExecutorService 接口定义，由 AbstractExecutorService 抽象类实现，有三个重载方法：

1. public Future<?> submit(Runnable task) {
2.     if (task == null) throw new NullPointerException();
3.     RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
4.     execute(ftask);
5.     return ftask;
6. }
8. public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {
9.     if (task == null) throw new NullPointerException();
10.     RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task, result);
11.     execute(ftask);
12.     return ftask;
13. }
15. public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
16.     if (task == null) throw new NullPointerException();
17.     RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
18.     execute(ftask);
19.     return ftask;
20. }

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可以看一下上面 submit 的三个重载方法，方法体很相似，都调用了一个方法 newTaskFor(...) ，那么就来看看这个方法，可以看到它有两个重载方法：

1. protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
2.     return new FutureTask<T>(runnable, value);
3. }
5. protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
6.     return new FutureTask<T>(callable);
7. }

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解释一下上面两个重载方法吧：

• 第一个newTaskFor(Runnable runnable, T value)：可以看到它应该是将 submit 方法传进来的 Runnable 转化成了 Callable，并给一个返回值
  
• 第二个newTaskFor(Callable callable)：就是submit直接传进了一个 Callable，包装成 FutureTask 返回。
  

上面代码中可以看一下 RunnableFuture 和 FutureTask 的关系：

1. 先看一下 RunnableFuture：
2. public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
3.     void run();
4. }
5. RunnableFuture 实现了 Runnable 和 Future，它的子类就是 FutureTask
6.    
7. public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
8.     // ...
9. }
11. 到这里就明白了吧，当 submit 传入的参数是 Runnable 的时候，就需要 FutureTask的构造方法将 Runnable 转化成 Callable

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下面看一下 FutureTask 的两个构造函数：

1. // 传入Runnable则是执行了一共方法，看一下这个方法，具体转化逻辑就有了
2. public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
3.     this.callable = Executors.callable(runnable, result);
4.     this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
5. }
7. // 传入Callable直接赋值给类的成员变量
8. public FutureTask(Callable<V> callable) {
9.     if (callable == null)
10.         throw new NullPointerException();
11.     this.callable = callable;
12.     this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
13. }

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下面看一下当 submit 传入 Runnable 的时候，其实到这里就是调用了 FutureTask(Runnable runnable, V result) 构造函数，看一下这个构造函数中将 Runable 转化成了 Callable，看一下 Executors.callable(runnable, result) 方法：

1. public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) {
2.     if (task == null)
3.         throw new NullPointerException();
4.     return new RunnableAdapter<T>(task, result);
5. }
6. 看看这里有创建了一个类，就是 RunnableAdapter，下面再看一下这个内部类：
7.     static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {
8.         final Runnable task;
9.         final T result;
10.         RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
11.             this.task = task;
12.             this.result = result;
13.         }
14.         public T call() {
15.             task.run();
16.             return result;
17.         }
18.     }
20. 看看这个内部类，实现了 Callable 接口，并在 call 方法中 调用了 task 的 run 方法，就是相当于任务代码直接在 call 方法中了。

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这里必须说一下线程池中的线程是怎么执行的，这里就不说全部了，直说与这里相关的一部分：

• 看到上面submit 方法最终也是调用了 execute 方法，经过上main源码分析的一系列转换，submit最终调用了ThreadPoolExecutor 的 execute 方法
  
• execute 方法里面有一个很关键的方法是 addWorker(command, true)
  
• 进入 addWorker 方法，可以看到里面 new 了一个 Worker。Worker 里面有一个属性是 Thread，后面直接调用了它的 start 方法启动了线程
  
• 可以看一下 Worker 类，它实现了 Runnable，这里就要看看Worker的run 方法了，调用了 runWorker
  
• 在runWorker方法中，有一行是task.run()，调用 submit 时最终这个run方法就是RunnableFuture中的 run() 方法。具体实现在 FutureTask中
  

下面就看一下 FutureTask 中实现的 run 方法：

1. public void run() {
2.     if (state != NEW ||
3.         !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
4.                                      null, Thread.currentThread()))
5.         return;
6.     try {
7.         Callable<V> c = callable;
8.         if (c != null && state == NEW) {
9.             V result;
10.             boolean ran;
11.             try {
12.                 //从这里可以看到，调用了call()方法
13.                 result = c.call();
14.                 ran = true;
15.             } catch (Throwable ex) {
16.                 result = null;
17.                 ran = false;
18.                 // 看看，这里是将异常放在了一个属性中，所以 submit执行的时候不会抛出异常，只有在调用 get 方法时才会抛出异常
19.                 setException(ex);
20.             }
21.             if (ran)
22.                 //这里将返回值设置到了outcome，执行完后可以通过get()获取
23.                 set(result);
24.         }
25.     } finally {
26.         // runner must be non-null until state is settled to
27.         // prevent concurrent calls to run()
28.         runner = null;
29.         // state must be re-read after nulling runner to prevent
30.         // leaked interrupts
31.         int s = state;
32.         if (s >= INTERRUPTING)
33.             handlePossibleCancellationInterrupt(s);
34.     }
35. }

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看一下上面两个主要的方法（setException(ex) 和 set(result)）:

1. protected void setException(Throwable t) {
2.     if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
3.         outcome = t;
4.         UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final state
5.         finishCompletion();
6.     }
7. }
9. protected void set(V v) {
10.     if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
11.         outcome = v;
12.         UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state
13.         finishCompletion();
14.     }
15. }

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可以看到两个方法一个是将异常放进了 outcome ，一个是将 call 方法的返回值放进了 outcome。不管是异常还是线程执行的返回值，都会在get 方法中获取到，下面看一下get 方法，方法在 FutureTask 类中：

1. public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
2.     int s = state;
3.     if (s <= COMPLETING)
4.         s = awaitDone(false, 0L);
5.     return report(s);
6. }
8. private V report(int s) throws ExecutionException {
9.     Object x = outcome;
10.     if (s == NORMAL)
11.         return (V)x;
12.     if (s >= CANCELLED)
13.         throw new CancellationException();
14.     throw new ExecutionException((Throwable)x);
15. }

复制代码

看看get 方法调用了 report 方法，取到了上面setException(ex) 和 set(result)方法 放进 outcome 的值并返回。
这里如果线程抛出了异常，这个线程会被从线程哈希表中移除，取消强引用，让 GC 回收，并且重新创建一个新的线程。
到这里 submit 方法的源码就分析完了！！！
2.2 execute 源码分析

此方法是线程顶层接口 Executor 定义的，在 ThreadPoolExecutor 有其实现，直接看实现：
其实 submit 方法最终调用了 execute 也是这一段，不同的是最后调用的线程的 run 方法是不同实现类实现的

1. public void execute(Runnable command) {
2.         if (command == null)
3.             throw new NullPointerException();
4.         /*
5.          * Proceed in 3 steps:
6.          *
7.          * 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
8.          * start a new thread with the given command as its first
9.          * task.  The call to addWorker atomically checks runState and
10.          * workerCount, and so prevents false alarms that would add
11.          * threads when it shouldn't, by returning false.
12.          *
13.          * 2. If a task can be successfully queued, then we still need
14.          * to double-check whether we should have added a thread
15.          * (because existing ones died since last checking) or that
16.          * the pool shut down since entry into this method. So we
17.          * recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
18.          * stopped, or start a new thread if there are none.
19.          *
20.          * 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
21.          * thread.  If it fails, we know we are shut down or saturated
22.          * and so reject the task.
23.          */
24.         int c = ctl.get();
25.         if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
26.             if (addWorker(command, true))
27.                 return;
28.             c = ctl.get();
29.         }
30.         if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
31.             int recheck = ctl.get();
32.             if (! isRunning(recheck) && remove(command))
33.                 reject(command);
34.             else if (workerCountOf(recheck) == 0)
35.                 addWorker(null, false);
36.         }
37.         else if (!addWorker(command, false))
38.             reject(command);
39.     }

复制代码

这里主要就是看 submit 和 execute 的区别点，所以线程池的看具体源码就不看了，我之前写的有一篇线程池源码的笔记很详细：线程池源码
上面有个很重要的方法，是将线程加入队列并执行的，就是 addWorker 方法，这里就不copy addWorker  的代码了，只需要知道里面创建了一个 Worker 对象即可。Worker 对象中有一个属性是 Thread，后面获取到了这个 Thread ，并执行了 start 方法。
然而在 Worker  本身是实现了 Runnable 的，所以后面执行的 start 方法，实际是执行了 Worker 中的 run 方法：

1. public void run() {
2.     runWorker(this);
3. }

复制代码

看看 Worker 中run 方法调用的 runWorker 方法：

1. final void runWorker(Worker w) {
2.         Thread wt = Thread.currentThread();
3.         Runnable task = w.firstTask;
4.         w.firstTask = null;
5.         w.unlock(); // allow interrupts
6.         boolean completedAbruptly = true;
7.         try {
8.             while (task != null || (task = getTask()) != null) {
9.                 w.lock();
10.                 // If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
11.                 // if not, ensure thread is not interrupted.  This
12.                 // requires a recheck in second case to deal with
13.                 // shutdownNow race while clearing interrupt
14.                 if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
15.                      (Thread.interrupted() &&
16.                       runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
17.                     !wt.isInterrupted())
18.                     wt.interrupt();
19.                 try {
20.                     beforeExecute(wt, task);
21.                     Throwable thrown = null;
22.                     try {
23.                         // 这个地方是重点，run 方法
24.                         task.run();
25.                     } catch (RuntimeException x) {
26.                         thrown = x; throw x;
27.                     } catch (Error x) {
28.                         thrown = x; throw x;
29.                     } catch (Throwable x) {
30.                         thrown = x; throw new Error(x);
31.                     } finally {
32.                         afterExecute(task, thrown);
33.                     }
34.                 } finally {
35.                     task = null;
36.                     w.completedTasks++;
37.                     w.unlock();
38.                 }
39.             }
40.             completedAbruptly = false;
41.         } finally {
42.             processWorkerExit(w, completedAbruptly);
43.         }
44.     }

复制代码

其实这里的源码就和 submit 一样了，只是上面 task.run() 调用的是不同实现类的 run 方法。

• execute  方法传进来的最终是调用的 Runnable 或其子类的run 方法
  
• submit 方法进来的最终是调用了 FutureTask 的run 方法
  

基于上面的区别，再去看 FutureTask 中 run 方法的源码，就可以知道一下结论：

• execute  是没返回值的，submit 有返回值
  
• 用 execute 提交任务时，任务内有异常会直接打印出来；用 submit 提交任务，任务内有异常也不会打印异常信息，而是调用get()方法时，打印出任务执行异常信息
  

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