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JavaExecutor框架學(xué)習(xí)總結(jié)

大多數(shù)并發(fā)都是通過(guò)任務(wù)執(zhí)行的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般有兩種方式執(zhí)行任務(wù)：串行和并行。

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  1. class SingleThreadWebServer { 
    2. 
  
  
  2.   public static void main(String[] args) throws Exception { 
    3. 
  
  
  3.     ServerSocket socket = new ServerSocket(80); 
    4. 
  
  
  4.     while(true) { 
    5. 
  
  
  5.       Socket conn = socket.accept(); 
    6. 
  
  
  6.       handleRequest(conn); 
    7. 
  
  
  7.     } 
    8. 
  
  
  8.   } 
    9. 
  
  
  9. } 
    10. 
  
  
  10. class ThreadPerTaskWebServer { 
    11. 
  
  
  11.   public static void main(String[] args) throws Exception { 
    12. 
  
  
  12.     ServerSocket socket = new ServerSocket(80); 
    13. 
  
  
  13.     while(true) { 
    14. 
  
  
  14.       final Socket conn = socket.accept(); 
    15. 
  
  
  15.       Runnable task = new Runnable() { 
    16. 
  
  
  16.         public void run() { 
    17. 
  
  
  17.           handleRequest(conn); 
    18. 
  
  
  18.         } 
    19. 
  
  
  19.       }; 
    20. 
  
  
  20.       new Thread(task).start(); 
    21. 
  
  
  21.     } 
    22. 
  
  
  22.   } 
    23. 
  
  
  23. } 
    24.

當(dāng)然上面的這兩種方式都是有問(wèn)題的。單線程的問(wèn)題就是并發(fā)量會(huì)是瓶頸，多線程版本就是***制的創(chuàng)建線程會(huì)導(dǎo)致資源不足問(wèn)題。

Executor 框架

任務(wù)是一組邏輯工作單元，而線程是使任務(wù)異步執(zhí)行的機(jī)制。

JDK 提供了 Executor 接口：

 
 
    
  
  
  1. public interface Executor { 
    2. 
  
  
  2.     void execute(Runnable command); 
    3. 
  
  
  3. } 
    4.

雖然 Executor 接口比較簡(jiǎn)單，但是卻是異步任務(wù)執(zhí)行框架的基礎(chǔ)，該框架能支持多種不同類型的任務(wù)執(zhí)行策略。它提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的方式把任務(wù)的提交過(guò)程與執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行了解 耦。用 Runnable 來(lái)代表任務(wù)。Executor 的實(shí)現(xiàn)提供了對(duì)生命周期的支持以及統(tǒng)計(jì)信息應(yīng)用程序管理等機(jī)制。

Executor 是基于生產(chǎn)者消費(fèi)者模式的，提交任務(wù)的操作相當(dāng)于生產(chǎn)者，執(zhí)行任務(wù)的線程相當(dāng)于消費(fèi)。

基于 Executor 的 WebServer 例子如下：

 
 
    
  
  
  1. public class TaskExecutorWebServer { 
    2. 
  
  
  2.   private static final int NTHREADS = 100; 
    3. 
  
  
  3.   private static final Executor exec = Executors.newFixedThreadPool(NTHREADS); 
    4. 
  
  
  4.   public static void main(String[] args) throws Exception { 
    5. 
  
  
  5.     ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(80); 
    6. 
  
  
  6.     while (true) { 
    7. 
  
  
  7.       final Socket conn = serverSocket.accept(); 
    8. 
  
  
  8.       Runnable task = new Runnable() { 
    9. 
  
  
  9.         @Override 
    10. 
  
  
  10.         public void run() { 
    11. 
  
  
  11.           handleRequest(conn); 
    12. 
  
  
  12.         } 
    13. 
  
  
  13.       }; 
    14. 
  
  
  14.       exec.execute(task); 
    15. 
  
  
  15.     } 
    16. 
  
  
  16.   } 
    17. 
  
  
  17. } 
    18.

另外可以自己實(shí)現(xiàn) Executor 來(lái)控制是并發(fā)還是并行的，如下面代碼：

 
 
    
  
  
  1. /** 
    2. 
  
  
  2. * 執(zhí)行已提交的 Runnable 任務(wù)的對(duì)象。 
    3. 
  
  
  3. * 此接口提供一種將任務(wù)提交與每個(gè)任務(wù)將如何運(yùn)行的機(jī)制（包括線程使用的細(xì)節(jié)、調(diào)度等）分離開(kāi)來(lái)的方法。 
    4. 
  
  
  4. * 通常使用 Executor 而不是顯式地創(chuàng)建線程。 
    5. 
  
  
  5. * 
    6. 
  
  
  6. * 
    7. 
  
  
  7. * @author renchunxiao 
    8. 
  
  
  8. * 
    9. 
  
  
  9. */ 
    10. 
  
  
  10. public class ExecutorDemo { 
    11. 
  
  
  11.   public static void main(String[] args) { 
    12. 
  
  
  12.     Executor executor = new ThreadExecutor(); 
    13. 
  
  
  13.     executor.execute(new Runnable() { 
    14. 
  
  
  14.       @Override 
    15. 
  
  
  15.       public void run() { 
    16. 
  
  
  16.         // do something 
    17. 
  
  
  17.       } 
    18. 
  
  
  18.     }); 
    19. 
  
  
  19.     Executor executor2 = new SerialExecutor(); 
    20. 
  
  
  20.     executor2.execute(new Runnable() { 
    21. 
  
  
  21.       @Override 
    22. 
  
  
  22.       public void run() { 
    23. 
  
  
  23.         // do something 
    24. 
  
  
  24.       } 
    25. 
  
  
  25.     }); 
    26. 
  
  
  26.   } 
    27. 
  
  
  27. } 
    28. 
  
  
  28. /** 
    29. 
  
  
  29. * 創(chuàng)建一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行 command 
    30. 
  
  
  30. * 
    31. 
  
  
  31. * @author renchunxiao 
    32. 
  
  
  32. * 
    33. 
  
  
  33. */ 
    34. 
  
  
  34. class ThreadExecutor implements Executor { 
    35. 
  
  
  35.   @Override 
    36. 
  
  
  36.   public void execute(Runnable command) { 
    37. 
  
  
  37.     new Thread(command).start(); 
    38. 
  
  
  38.   } 
    39. 
  
  
  39. } 
    40. 
  
  
  40. /** 
    41. 
  
  
  41. * 串行執(zhí)行 command 
    42. 
  
  
  42. * 
    43. 
  
  
  43. * @author renchunxiao 
    44. 
  
  
  44. * 
    45. 
  
  
  45. */ 
    46. 
  
  
  46. class SerialExecutor implements Executor { 
    47. 
  
  
  47.   @Override 
    48. 
  
  
  48.   public void execute(Runnable command) { 
    49. 
  
  
  49.     command.run(); 
    50. 
  
  
  50.   } 
    51. 
  
  
  51. } 
    52.

線程池

線程池就是線程的資源池，可以通過(guò) Executors 中的靜態(tài)工廠方法來(lái)創(chuàng)建線程池。

  • newFixedThreadPool。創(chuàng)建固定長(zhǎng)度的線程池，每次提交任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)線程，直到達(dá)到線程池的***數(shù)量，線程池的大小不再變化。

  • newSingleThreadExecutor。單個(gè)線程池。

  • newCachedThreadPool。根據(jù)任務(wù)規(guī)模變動(dòng)的線程池。

  • newScheduledThreadPool。創(chuàng)建固定長(zhǎng)度的線程池，以延遲或定時(shí)的方式來(lái)執(zhí)行任務(wù)。

JVM 只有在所有非守護(hù)線程全部終止后才會(huì)退出，所以，如果無(wú)法正確的關(guān)閉 Executor，那么 JVM 就無(wú)法結(jié)束。

為了解決執(zhí)行服務(wù)的生命周期問(wèn)題，有個(gè)擴(kuò)展 Executor 接口的新接口 ExecutorService。

 
 
    
  
  
  1. public interface ExecutorService extends Executor { 
    2. 
  
  
  2.   void shutdown(); 
    3. 
  
  
  3.   List shutdownNow(); 
    4. 
  
  
  4.   boolean isShutdown(); 
    5. 
  
  
  5.   boolean isTerminated(); 
    6. 
  
  
  6.   boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) 
    7. 
  
  
  7.     throws InterruptedException; 
    8. 
  
  
  8.    Future submit(Callable task); 
    9. 
  
  
  9.    Future submit(Runnable task, T result); 
    10. 
  
  
  10.   Future submit(Runnable task); 
    11. 
  
  
  11.    List> invokeAll(Collection> tasks) 
    12. 
  
  
  12.     throws InterruptedException; 
    13. 
  
  
  13.    List> invokeAll(Collection> tasks, 
    14. 
  
  
  14.                   long timeout, TimeUnit unit) 
    15. 
  
  
  15.     throws InterruptedException; 
    16. 
  
  
  16.    T invokeAny(Collection> tasks) 
    17. 
  
  
  17.     throws InterruptedException, ExecutionException; 
    18. 
  
  
  18.    T invokeAny(Collection> tasks, 
    19. 
  
  
  19.           long timeout, TimeUnit unit) 
    20. 
  
  
  20.     throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; 
    21. 
  
  
  21. } 
    22.

ExecutorService 生命周期有三種狀態(tài)：運(yùn)行、關(guān)閉、已終止。ExecutorService 在初始創(chuàng)建時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)。shutdown 方法會(huì)平緩關(guān)閉：不在接受新的任務(wù)，并且等待已經(jīng)執(zhí)行的任務(wù)執(zhí)行完成(包括那些還未開(kāi)始的任務(wù))。shutdownNow 方法將粗暴關(guān)閉：它將嘗試取消所有運(yùn)行中的任務(wù)，并且不再啟動(dòng)隊(duì)列中尚未開(kāi)始的任務(wù)。所有任務(wù)都執(zhí)行完成后進(jìn)入到已終止?fàn)顟B(tài)。

Callable 和 Future

Executor 框架使用 Runnable 作為基本的任務(wù)表示形式。Runnable 是一種有局限性的抽象，它的 run 方法不能返回值和拋出一個(gè)受檢查異常。

許多任務(wù)實(shí)際上是存在延時(shí)的計(jì)算，例如數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，從網(wǎng)絡(luò)獲取資源。對(duì)于這些任務(wù)，Callable 是更好的抽象，它認(rèn)為 call 將返回一個(gè)值，并且可能拋出異常。

Executor 執(zhí)行的任務(wù)有四個(gè)生命周期階段:創(chuàng)建、提交、開(kāi)始和完成。由于有些任務(wù)需要很長(zhǎng)時(shí)間有可能希望取消，在 Executor 框架當(dāng)中，已提交未開(kāi)始的任務(wù)可以取消。

Future 表示一個(gè)任務(wù)的生命周期，并且提供了相應(yīng)的方法來(lái)判斷是否已經(jīng)完成或取消，以及獲取任務(wù)的結(jié)果和取消任務(wù)等。


標(biāo)題名稱：JavaExecutor框架學(xué)習(xí)總結(jié)
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