线程池_02_Executor框架

线程池_02_Executor框架

• 一、Executor 的两级调度
  • 背景知识
    • 在HotSpot Vm 的线程模型中，Java 线程被一对一映射为本地操作系统线程。Java 线程启动时会创建一个本地操作系统线程；当该Java线程终止时，这个操作系统线程也会被回收。
  • Executor
    • 在上层，Java多线程程序通常把应用分解为若干个任务，然后使用用户级的调度器(Executor框架)将这些任务映射为固定数量的线程；换句话说就是应用程序通过Executor框架控制上层的调度。
    • 在底层，操作系统内核将这些线程映射到硬件处理器上。换句话说，下层的调度由操作系统内核控制，下层的调度不受应用程序的控制。
• 二、Executor 的组成
  • 1、任务；
    • 包括被执行任务需要实现的接口：Runbable或Callable 接口
  • 2、任务的执行；
    • 包括任务执行机制的核心接口Executor，以及继承自Executor 的ExecutorService接口。Executor 框架有两个关键类实现了ExecutorService 接口
  • 3、异步计算的结果；
    • 包括接口Future 和 实现Future接口的FutureTask类。
• 三、Executor 使用
  • 1、主线程首先创建Runnable或Callable的任务对象A；
  • 2、然后把对象A直接交给ExecutorService通过Execute或Submit方法执行；
  • 3、如果使用的是submit方法，会返回一个实现Future接口的对象，主线程可以执行FutureTask.get()方法来等待任务执行完成。也可以执行FutureTask.cancle()来取消任务。
• 四、Executor 主要的类与接口的简介
  • 1、Executor
    • 接口，是Executor框架的基础，它将任务的提交与任务的执行分离开来。
  • 2、ThreadPoolExecutor
    • 线程池的核心实现类，用来执行被提交的任务
  • 3、ScheduledThreadPoolExecutor（定时任务类，这里不讨论）
    • 实现类，可以在给定的延迟后运行命令，或者定期执行命令。
  • 4、Future接口和实现Future接口的FutureTask类，代表异步结算的结果
  • 5、Runnable 和Callable接口的实现类
• 五、Executor 主要的类与接口的详解
  • ThreadPoolExecutor
    • 四个核心参数：
      • 1、corePool 核心线程池的大小；
      • 2、maximumPool 最大线程池的大小；
      • 3、BlockingQueue 用来暂时保存任务的工作队列；
      • 4、RejectedExecutionHandler 当ThreadPoolExecutor 可以关闭或ThreadExecutor 已经饱和时(达到了最大线程池大小并且工作队列已满)，execute()方法将要调用的Handler。
    • ThreadPoolExecutor通常使用工厂类Executors来创建，Executors可以创建3种类型的ThreadPoolExecutor： FixedThreadPool、SingleThreadExecutor、CachedThreadPool;
      • 1、FixedThreadPool ，创建固定线程数的API。
        • 创建的方法：
          • FixedThreadPool 的核心线程和最大线程数是一样的；线程的空闲存活时间为0，则多余的空闲线程会被立即终止。
        • 执行execute()，流程如下：
          • 1、如果当前运行的线程数少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务；
          • 2、如果当前运行的线程数等于corePoolSize，将任务加入LinkedBlockingQueue;
          • 3、线程执行完1中的任务后，会在循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行。
        • 使用无界队列LinkedBlockingQueue，影响：
          • 1、如果当前运行的线程数等于corePoolSize，新任务将在无界队列中等待，因此线程池中的线程数不会超过corePoolSize;
          • 2、maximumPoolSize 与 keepAliveTime 会是无效的；
          • 3、运行中的FixedThreadPool 不会拒绝任务（因为工作队列可以无限增大）；
      • 2、SingleThreadExecutor，使用单个工作线程的Executor。
        • 创建的方法：
          • 于corePoolSize与maximumPoolSize 设为1，其它参数与FixedThreadPool一样。
        • 执行execute(),流程如下：
          • 1、如果线程池中无运行的线程，则创建一个新线程来执行任务；
          • 2、当前线程池中有一个运行的线程，将任务加入LinkedBlockingQueue;
          • 3、线程执行完1中的任务后，会在循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行。
        • 使用无界队列LinkedBlockingQueue，与FixedThreadPool一样的结果。
      • 3、CachedThreadPool，根据需要创建新线程的线程池。
        • 创建的方法：
          • corePoolSize 为0，maximumPoolSize被设置为Integer.MAX_VALUE，即是maximumPoolSize无界的。keepAliveTime 设为60秒，空闲存活60秒后被终止。
        • CachedThreadPool 使用没有容量的SynchronousQueue作为线程池的工作队列，但是maximumPoolSize是无界的。这意味着，如果主线程提交任务的速度高于maximumPool中线程处理任务的速度时，CachedThreadPool会不断创建新线程。极端情况下，CachedThreadPool会因为创建过多线程而耗尽CPU和内存资源。
      • 总结：
        • FixedThreadPool 与 SingleThreadExecutor 允许的请求队列长度为Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而引起OOM异常
        • CachedThreadPool => 允许创建的线程数为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而引起OOM异常
  • FutureTask
    • 使用：
      • 1、由调用线程直接执行FutureTask.run(); ---- 实现了Runnable接口
      • 2、通过ExecutorService.submit()方法返回一个FutureTask； ---- 实现了Future 接口
    • 实现原理
      • 基于AbstractQueuedSynchronizer(简称AQS)。AQS是一个同步框架，它提供通用机制来原子性管理同步状态、阻塞和唤醒线程，以及维护被阻塞线程的队列。
      • 基于AQS实现的同步器包含两种类型：
        • 1、至少一个acquire操作。这个操作阻塞调用线程，除非/直到AQS的状态允许这个线程继续执行。
          • 在FutureTask 类中get()和get(long timeout, TimeUnit unit)两个方法为acquire操作；
        • 2、至少一个release操作。这个操作改变AQS的状态，改变后的状态可允许一个或多个阻塞线程被解除阻塞。
          • 在FutureTask 类中run()和cancel()两个方法为acquire操作；