Java线程池execute和submit的区别

前言

ThreadPoolExecutor提供了两种方法来执行异步任务，分别是execute和submit，也是日常开发中经常使用的方法，那么它俩有什么区别呢？

语义不同

首先是语义上的不同。execute声明在Executor接口，它接受一个Runnable类型的入参，且没有返回值，代表它可以异步执行一个没有返回结果的异步任务，你甚至不知道这个任务什么时候执行完毕。

public interface Executor {void execute(Runnable command);
}

而submit声明在ExecutorService，且有多个重载方法，最明显的区别就是submit方法均有Future返回值。Future代表未来结果的一个占位符，可以通过它拿到异步任务的执行结果，如果异步任务执行失败，也可以通过它拿到异常信息。
所以，下面三个方法的区别是：方法1的入参是Runnable没有返回结果，所以返回的Future是也拿不到结果的，只能判断异步任务是否执行完毕以及是否执行异常；方法2返回的Future可以拿到结果，值是第二个入参；方法3也可以拿到结果，值就是入参Callable返回的结果。

public interface ExecutorService extends Executor {[1] Future<?> submit(Runnable task);[2] <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);[3] <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
}

综上所述，execute和submit最明显的一个区别就是语义上的不同。execute用来执行没有返回结果的异步任务，且调用方不关心任务的执行结果；而submit用来执行有返回结果的异步任务，适用于调用方关心执行结果和异步任务执行有返回值的场景。

异常处理不同

execute和submit第二个区别是：异步任务执行异常时的处理不同。execute遇到异常会直接抛出来，而submit会默默吃掉异常。
如下示例，execute会把除0异常的堆栈打印出来，而submit则没有打印任何信息。

public static void main(String[] args) throws Exception {ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 2, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());executor.execute(() -> {System.err.println("execute result:");System.err.println(1 / 0);});executor.submit(() -> {System.err.println("submit result:");System.err.println(1 / 0);});}

execute result:
Exception in thread "pool-1-thread-1" java.lang.ArithmeticException: / by zeroat ExecutorDemo2.lambda$main$0(ExecutorDemo2.java:18)at java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1136)at java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:635)at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:840)
submit result:

你可能会觉得疑惑，submit凭什么要默默吃掉异常，任务执行出错为什么不通知调用方呢？
事实上，submit针对异常的处理方式正和它的语义有关，它并没有吃掉异常，而是它认为方法执行异常也是结果的一部分，别忘了它是有Future返回值的，只不过它并没有粗暴的直接抛出异常，而是把异常记录在了Future返回值里面。如果要关心submit提交的异步任务的执行情况，可以通过下面这种方式：

Future<?> future = executor.submit(() -> {System.err.println("submit result:");System.err.println(1 / 0);
});
try {future.get();System.err.println("正常执行");
} catch (Exception e) {System.err.println("原来执行异常了:" + e.getMessage());
}

异常线程销毁重建

execute和submit第三个区别是：execute面对异常线程会销毁重建，而submit会继续复用异常线程。
看下面的例子，创建一个固定3个线程的线程池，先分别execute执行2个正常的任务和1个异常任务，sleep一会再次执行三个任务，我们发现3号线程因为执行异常被销毁了，线程池重新启动了4号线程。如果调用submit，则始终是一开始创建的三个线程在工作，不会出现线程的销毁和重建情况。

public static void main(String[] args) throws Exception {ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 3, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());executor.execute(new Task(false));executor.execute(new Task(false));executor.execute(new Task(true));Thread.sleep(1000);System.err.println("===============");for (int i = 0; i < 3; i++) {executor.execute(new Task(false));}
}static class Task implements Runnable {private boolean throwException;public Task(boolean throwException) {this.throwException = throwException;}@SneakyThrows@Overridepublic void run() {if (throwException) {System.err.println("error:" + Thread.currentThread().getName());throw new RuntimeException();}Thread.sleep(1);System.err.println("task:" + Thread.currentThread().getName());}
}

error:pool-1-thread-3
task:pool-1-thread-2
task:pool-1-thread-1
Exception in thread "pool-1-thread-3" java.lang.RuntimeExceptionat ExecutorDemo$Task.run(ExecutorDemo.java:36)at java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1136)at java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:635)at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:840)
===============
task:pool-1-thread-1
task:pool-1-thread-4
task:pool-1-thread-2

源码浅析

最后，从源码层面看看导致execute和submit区别的原因。
execute方法道尽了线程池的工作流程，如果工作线程数小于核心线程数，面对提交的任务会创建新线程去执行，否则尝试入队，队列满则继续创建线程直到最大线程数。

public void execute(Runnable command) {if (command == null)throw new NullPointerException();int c = ctl.get();if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {// 小于核心线程数，启动新线程if (addWorker(command, true))return;c = ctl.get();}if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {int recheck = ctl.get();if (! isRunning(recheck) && remove(command))reject(command);else if (workerCountOf(recheck) == 0)addWorker(null, false);}else if (!addWorker(command, false))reject(command);
}

在线程池里，线程会被封装成Worker对象，它的run方法是个while循环，不停的从任务队列workQueue里面取出异步任务并执行，不过它在执行任务时，如果遇到异常，会直接抛出来。并且在finally里面会把异常线程从workers里面移除，后续当工作线程数小于核心线程数时又会继续创建新的线程。

final void runWorker(Worker w) {Thread wt = Thread.currentThread();Runnable task = w.firstTask;w.firstTask = null;w.unlock();boolean completedAbruptly = true;try {while (task != null || (task = getTask()) != null) {w.lock();if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||(Thread.interrupted() &&runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&!wt.isInterrupted())wt.interrupt();try {beforeExecute(wt, task);try {task.run();afterExecute(task, null);} catch (Throwable ex) {afterExecute(task, ex);throw ex; // 直接抛出异常}} finally {task = null;w.completedTasks++;w.unlock();}}completedAbruptly = false;} finally {processWorkerExit(w, completedAbruptly);}
}

而submit之所以不会抛出异常，是因为它对提交的任务进行了一层封装，Runnable封装成了FutureTask：

public Future<?> submit(Runnable task) {if (task == null) throw new NullPointerException();RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);execute(ftask);return ftask;
}

FutureTask就是Future的实现类，它重写了run方法，对异常进行了捕获，如果发生异常会把异常记录下来，而不是直接抛出，调用者可以通过Future来获得异常信息。

public void run() {if (state != NEW ||!RUNNER.compareAndSet(this, null, Thread.currentThread()))return;try {Callable<V> c = callable;if (c != null && state == NEW) {V result;boolean ran;try {result = c.call();ran = true;} catch (Throwable ex) {// 捕获异常result = null;ran = false;setException(ex);// 记录异常}if (ran)set(result);}} finally {runner = null;int s = state;if (s >= INTERRUPTING)handlePossibleCancellationInterrupt(s);}
}

尾巴

execute和submit都可以执行异步任务，但是有三大区别，分别是：1.语义上的区别，是否关心任务的执行情况和返回结果；2.遇到遇到是直接抛出还是先记录下来；3.异常线程是销毁重建还是继续复用。在源码层面，本质上submit只是针对提交的任务又做了一层包装，FutureTask重写了run()捕获了异常信息并记录了下来，方便调用者从Future里面拿到执行结果。