任务的提交与异步执行
异步编程是一种对 CPU 资源更高效的编程方式，也是提高系统吞吐量的一个非常不错的选择。很多人会认为所谓的异步不就是多线程吗？
但实际上这句话只能说对一半，没错，异步是通过多线程来实现的，但我们 Java 中的异步编程却绝不仅仅只是多线程，它还包括对任务执行状态的监控、随时可以选择性的中断任务的执行以及获取任务执行的返回结果。
Java 的并发包下为我们提供了一整套完善的异步任务框架，包括任务的定义、任务的提交、线程的创建与任务分配、监控任务状态、取消任务等等，绝不仅仅局限于多线程的简单创建与启动。
简单介绍与使用
下面我们先简单介绍异步框架中的相关接口所代表的作用与含义，接着我简单的编写一个 demo 应用下我们异步框架。
1、任务的抽象
我们使用接口 Runnable 与 Callable 抽象的描述一个任务，前者相信大家已经非常的熟悉了，后者我们见的不多，但其实也是一个很简单的接口，与 Runable 接口一样也是一个函数式接口，内部定义一个 call 方法。
相比于 Runnable，除了内部定义的方法名称不同外，call 方法还要求调用结束后返回一个结果，至于返回的结果是什么，取决于你的实现类，总的来说，两者差别不大。
2、任务的执行
Executor 接口抽象了任务的执行者，所有的任务都可以向这里进行提交，Executor 会负责创建线程并启动线程，执行任务。
Executor 接口的定义也是非常简单的，只有一个 execute 执行方法。
public interface Executor {
void execute(Runnable command);
}
ExecutorService 接口继承了接口 Executor 并新增了更多的任务执行必须的方法，例如：
- void shutdown();
- List
shutdownNow(); - boolean isShutdown();
Future submit(Callable task); Future submit(Runnable task, T result); - Future<?> submit(Runnable task);
- invokeAll，invokeAny等
这些方法我们等会会深入去分析它们，这里大家只要有个印象就好，ExecutorService 允许我们将任务进行提交，它会统一地并在合适地时候创建线程、执行任务。
3、任务的监控
Future 接口用于监控我们的任务执行状态，是已提交但未执行，或是已取消，亦或是已完成。Future 接口中定义的方法我们也不妨列举部分感受一下：
- boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
- boolean isCancelled();
- boolean isDone();
- V get()
细心的同学可能已经发现了，任务的监控 Future 将在任务的提交成功后返回，也就是当你成功的调用 submit 方法之后，ExecutorService 将为你返回一个 Future 接口实例供你监控刚刚提交的任务执行状态。
下面我们看一个简单的 demo，用于演示基本的任务提交与执行。
我们通过 Executors 的工厂方法获取一个单线程的任务执行者，接着我们可以向这个任务执行者提交任务，当然这里简化了代码，使用了 Lambda 表达式，我们分别提交了两个任务，并从 submit 方法的返回得到了任务的监控者 Future 实例。
接着，我们也就可以通过 Future 来得知任务执行的状态。
总的来说，异步任务给我们带来的好处是什么呢？我觉得最重要的一点就是「便捷」。
我只需要将我的任务提交就好了，不再关心如何如何创建线程，启动线程等等细节，我也不再像以前一样，线程启动后根本不知道有没有执行，我手里有 Future，我可以随时的监控任务的执行情况。
另外，异步任务框架还有一点非常的不错，那就是性能，它可以依赖线程池，减少线程创建和销毁的开销，这一切都将随着 jdk 的迭代而不断的优化，而我们在使用上根本不用关心，我只关心我的任务该怎么写，至于任务怎么执行，如何高效低能耗，交给你异步框架了。
基本的实现原理
ExecutorService 继承了 Executor 并新增了一些接口方法，这些方法数量还不少，而有些方法是很通用的，亦或是有些方法子类用不到，这你不能要求每一个子类实现者都实现了这些方法。
所以，向下又有了一层抽象，AbstractExecutorService 实现了 ExecutorService 并完成了很多方法的默认实现。后者只需要继承 AbstractExecutorService 并重写自己需要重写的方法即可成为一个「异步任务的执行者」。
但是如下的方法 AbstractExecutorService 是没有做默认实现的，需要你子类自行实现。原因也很简单，因为这些方法不具备通用的逻辑，涉及到具体实现者内部使用的资源释放，锁资源竞争以及队列资源的使用等，所以不太适合做抽象。
public void shutdown()
public List<Runnable> shutdownNow()
public boolean isShutdown()
public boolean isTerminated()
public boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
public void execute(Runnable command)
那我们就简单点吧，直接从任务的提交开始看。
submit 主要有三种重载：
Future<?> submit(Runnable task)
Future
submit(Runnable task, T result) Future
submit(Callable task)
因为任务的抽象表示主要有两种，一种是 Runnable，一种是 Callable，所以需要提供对两种不同任务类型的抽象提交。我们以其中一个重载进行分析即可，这里我们采用第一个重载方法：
public Future<?> submit(Runnable task) {
if (task == null) throw new NullPointerException();
RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
execute(ftask);
return ftask;
}
RunnableFuture 继承了 Runnable 和 Future，标识这是一个可执行的、可监控的任务。而 newTaskFor 返回的是 FutureTask (RunnableFuture的一种实现类）。
而我们也不妨看看这个 FutureTask 内部都有些哪些成员：
state 和它可取的这些值共同描述了当前任务的执行状态，是刚开始执行，还是正在执行中，还是正常结束，还是异常结束，还是被取消了，都由这个 state 来体现。
callable 代表当前正在执行的工作内容，这里说一下为什么只有 Callable 类型的任务，因为所有的 Runnable 类型任务都会被事先转换成 Callable 类型，我觉得主要是统一和抽象实现吧。
outcome 是任务执行结束的返回值，runner 是正在执行当前任务的线程，waiters 是一个简单的单链表，维护的是所有在任务执行结束之前尝试调用 get 方法获取执行结果的线程集合。当任务执行结束自当唤醒队列中所有的线程。
除此之外，还有一个稍显重要的方法，就是 run 方法，这个方法会在任务开始时由 ExecutorService 调用，这是一个很核心的方法，虽然方法体有点长，但是逻辑简单，我们大体上概括下。
- 如果任务已经开始将退出方法逻辑的执行
- 调度任务执行，调用 call 方法
- 调用成功将保存结果，异常则将保存异常信息
- 处理中断
其他的方法就不去看了，也比较多，还算是简单的，如果有所想法，也欢迎你和我探讨交流。
当我们回到 submit 方法时，其实就只剩下一个 execute 方法了，execute 方法是有点复杂的，也稍繁琐，其中也涉及了一些线程池的概念，我们在下一篇分析线程池的时候再作详尽分析了。
这里你只要知道，execute 会根据线程池中可用线程的数量，分配并选择一个线程执行我们的任务即可。其他的一些细节我们后续再作讨论。
关于异步任务我们这里作了简单的介绍了，总体上你应该对 Java 的异步编程体系有一个认知了，细节之处并没有很多，因为大多会涉及一些线程池的概念，我们还未介绍。
所以，后续也会结合线程池以及 Java8 新增的组合异步再作分析。
