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Java Executor 框架的實(shí)例詳解

更新時(shí)間：2017年09月07日 11:39:16 作者：攻城獅--晴明

這篇文章主要介紹了Java Executor 框架的實(shí)例詳解的相關(guān)資料,這里提供實(shí)例來(lái)幫助大家學(xué)習(xí)理解這部分內(nèi)容，需要的朋友可以參考下

Java Executor 框架的實(shí)例詳解

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。

class SingleThreadWebServer {
 public static void main(String[] args) throws Exception {
  ServerSocket socket = new ServerSocket(80);
  while(true) {
   Socket conn = socket.accept();
   handleRequest(conn);
  }
 }
}
class ThreadPerTaskWebServer {
 public static void main(String[] args) throws Exception {
  ServerSocket socket = new ServerSocket(80);
  while(true) {
   final Socket conn = socket.accept();
   Runnable task = new Runnable() {
    public void run() {
     handleRequest(conn);
    }
   };
   new Thread(task).start();
  }
 }
}

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，多線程版本就是無(wú)限制的創(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：

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

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：

public class TaskExecutorWebServer {
 private static final int NTHREADS = 100;
 private static final Executor exec = Executors.newFixedThreadPool(NTHREADS);
 public static void main(String[] args) throws Exception {
  ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(80);
  while (true) {
   final Socket conn = serverSocket.accept();
   Runnable task = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
     handleRequest(conn);
    }
   };
   exec.execute(task);
  }
 }
}

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：

/**
 * 執(zhí)行已提交的 Runnable 任務(wù)的對(duì)象。
 * 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）分離開來(lái)的方法。
 * 通常使用 Executor 而不是顯式地創(chuàng)建線程。
 *
 *
 * @author renchunxiao
 *
 */
public class ExecutorDemo {
 public static void main(String[] args) {
  Executor executor = new ThreadExecutor();
  executor.execute(new Runnable() {
   @Override
   public void run() {
    // do something
   }
  });
  Executor executor2 = new SerialExecutor();
  executor2.execute(new Runnable() {
   @Override
   public void run() {
    // do something
   }
  });
 }
}
/**
 * 創(chuàng)建一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行 command
 *
 * @author renchunxiao
 *
 */
class ThreadExecutor implements Executor {
 @Override
 public void execute(Runnable command) {
  new Thread(command).start();
 }
}
/**
 * 串行執(zhí)行 command
 *
 * @author renchunxiao
 *
 */
class SerialExecutor implements Executor {
 @Override
 public void execute(Runnable command) {
  command.run();
 }
}

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)到線程池的最大數(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。

public interface ExecutorService extends Executor {
 void shutdown();
 List<Runnable> shutdownNow();
 boolean isShutdown();
 boolean isTerminated();
 boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
  throws InterruptedException;
 <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
 <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
 Future<?> submit(Runnable task);
 <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
  throws InterruptedException;
 <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
         long timeout, TimeUnit unit)
  throws InterruptedException;
 <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
  throws InterruptedException, ExecutionException;
 <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
     long timeout, TimeUnit unit)
  throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

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。

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