java併發編程–Executor框架(一)
摘要：
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Eexecutor作爲靈活且強大的異步執行框架，其支持多種不同類型的任務執行策略，提供了一種標準的方法將任務的提交過程和執行過程解耦開發，基於生產者-消費者模式，其提交任務的線程相當於生產者，執行任務的線程相當於消費者，並用Runnable來表示任務，Executor的實現還提供了對生命週期的支持，以及統計信息收集，應用程序管理機制和性能監視等機制。
1.Exexctor簡介
Executor的UML圖：（常用的幾個接口和子類）
Executor：一個接口，其定義了一個接收Runnable對象的方法executor，其方法簽名爲executor(Runnable command),
ExecutorService：是一個比Executor使用更廣泛的子類接口，其提供了生命週期管理的方法，以及可跟蹤一個或多個異步任務執行狀況返回Future的方法
AbstractExecutorService：ExecutorService執行方法的默認實現
ScheduledExecutorService：一個可定時調度任務的接口
ScheduledThreadPoolExecutor：ScheduledExecutorService的實現，一個可定時調度任務的線程池
ThreadPoolExecutor：線程池，可以通過調用Executors以下靜態工廠方法來創建線程池並返回一個ExecutorService對象：
2.ThreadPoolExecutor構造函數的各個參數說明
ThreadPoolExecutor方法簽名：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) //後兩個參數爲可選參數
參數說明：
corePoolSize：核心線程數，如果運行的線程少於corePoolSize，則創建新線程來執行新任務，即使線程池中的其他線程是空閒的
maximumPoolSize:最大線程數，可允許創建的線程數，corePoolSize和maximumPoolSize設置的邊界自動調整池大小：
corePoolSize <運行的線程數< maximumPoolSize:僅當隊列滿時才創建新線程
corePoolSize=運行的線程數= maximumPoolSize：創建固定大小的線程池
keepAliveTime:如果線程數多於corePoolSize,則這些多餘的線程的空閒時間超過keepAliveTime時將被終止
unit:keepAliveTime參數的時間單位
workQueue:保存任務的阻塞隊列，與線程池的大小有關：
當運行的線程數少於corePoolSize時，在有新任務時直接創建新線程來執行任務而無需再進隊列
當運行的線程數等於或多於corePoolSize，在有新任務添加時則選加入隊列，不直接創建線程
當隊列滿時，在有新任務時就創建新線程
threadFactory:使用ThreadFactory創建新線程，默認使用defaultThreadFactory創建線程
handle:定義處理被拒絕任務的策略，默認使用ThreadPoolExecutor.AbortPolicy,任務被拒絕時將拋出RejectExecutorException
3.Executors：提供了一系列靜態工廠方法用於創建各種線程池
newFixedThreadPool:創建可重用且固定線程數的線程池，如果線程池中的所有線程都處於活動狀態，此時再提交任務就在隊列中等待，直到有可用線程；如果線程池中的某個線程由於異常而結束時，線程池就會再補充一條新線程。
方法簽名：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, //使用一個基於FIFO排序的阻塞隊列，在所有corePoolSize線程都忙時新任務將在隊列中等待 new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); }
newSingleThreadExecutor:創建一個單線程的Executor，如果該線程因爲異常而結束就新建一條線程來繼續執行後續的任務
方法簽名：
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService //corePoolSize和maximumPoolSize都等於，表示固定線程池大小爲1 (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); }
newScheduledThreadPool:創建一個可延遲執行或定期執行的線程池
方法簽名：
例1：（使用newScheduledThreadPool來模擬心跳機制）
1 public class HeartBeat { 2 public static void main(String[] args) { 3 ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(5); 4 Runnable task = new Runnable() { 5 public void run() { 6 System.out.println("HeartBeat........................."); 7 } 8 }; 9 executor.scheduleAtFixedRate(task,5,3, TimeUnit.SECONDS); //5秒後第一次執行，之後每隔3秒執行一次 10 } 11 }
輸出：
HeartBeat....................... //5秒後第一次輸出 ........ //每隔3秒輸出一個
newCachedThreadPool:創建可緩存的線程池，如果線程池中的線程在60秒未被使用就將被移除，在執行新的任務時，當線程池中有之前創建的可用線程就重 用可用線程，否則就新建一條線程
方法簽名：
public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, //使用同步隊列，將任務直接提交給線程 new SynchronousQueue<Runnable>()); }
例2：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | public class ThreadPoolTest { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();//線程池裏面的線程數會動態變化，並可在線程線被移除前重用 for (int i = 1; i <= 3; i ++) { final int task = i; //10個任務 //TimeUnit.SECONDS.sleep(1); threadPool.execute(new Runnable() { //接受一個Runnable實例 public void run() { System.out.println("線程名字： " + Thread.currentThread().getName() + " 任務名爲： "+task); } }); } }} |
輸出：（爲每個任務新建一條線程，共創建了3條線程）
線程名字： pool-1-thread-1 任務名爲： 1 線程名字： pool-1-thread-2 任務名爲： 2 線程名字： pool-1-thread-3 任務名爲： 3
去掉第6行的註釋其輸出如下：（始終重複利用一條線程，因爲newCachedThreadPool能重用可用線程）
線程名字： pool-1-thread-1 任務名爲： 1 線程名字： pool-1-thread-1 任務名爲： 2 線程名字： pool-1-thread-1 任務名爲： 3
通過使用Executor可以很輕易的實現各種調優 管理 監視 記錄日誌和錯誤報告等待。
4.Executor的生命週期
ExecutorService提供了管理Eecutor生命週期的方法，ExecutorService的生命週期包括了：運行 關閉和終止三種狀態。
ExecutorService在初始化創建時處於運行狀態。
shutdown方法等待提交的任務執行完成並不再接受新任務，在完成全部提交的任務後關閉
shutdownNow方法將強制終止所有運行中的任務並不再允許提交新任務
可以將一個Runnable（如例2）或Callable（如例3）提交給ExecutorService的submit方法執行，最終返回一上Futire用來獲得任務的執行結果或取消任務
例3：（任務執行完成後並返回執行結果）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | public class CallableAndFuture { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); Future<String> future = executor.submit(new Callable<String>() { //接受一上callable實例 public String call() throws Exception { return "MOBIN"; } }); System.out.println("任務的執行結果："+future.get()); }} |
輸出：
任務的執行結果：MOBIN
ExecutorCompletionService:實現了CompletionService，將執行完成的任務放到阻塞隊列中，通過take或poll方法來獲得執行結果
例4：（啓動10條線程，誰先執行完成就返回誰）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 | public class CompletionServiceTest { public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException { ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10); //創建含10.條線程的線程池 CompletionService completionService = new ExecutorCompletionService(executor); for (int i =1; i <=10; i ++) { final int result = i; completionService.submit(new Callable() { public Object call() throws Exception { Thread.sleep(new Random().nextInt(5000)); //讓當前線程隨機休眠一段時間 return result; } }); } System.out.println(completionService.take().get()); //獲取執行結果 }} |
輸出結果可能每次都不同（在1到10之間）
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通過Executor來設計應用程序可以簡化開發過程，提高開發效率，並有助於實現併發，在開發中如果需要創建線程可優先考慮使用Executor