并发-Executor框架笔记

Executor框架

jdk5开始，把工作单元与执行机制分离开来，工作单元包括Runable和Callable，执行机制由Executor框架来提供。

Executor框架简介

Executor框架的两级调度模型

• Java线程被一对一映射为本地操作系统线程
  • java线程启动会创建一个本地操作系统线程
  • java线程终止操作系统线程也会被回收
  • 操作系统会调度所有线程并将它们分配给可用的cpu
• 在上层，java多线程程序通常把应用分解为若干任务，然后使用用户级调度器将这些任务映射为固定数量的线程。在底层，操作系统内核将这些线程映射到硬件处理器上
• 应用通过Executor框架控制上层调度，下层由操作系统内核控制，下层调度不受应用程序控制。

Executor框架的结构与成员

Executor框架结构

• 主要由任务，任务执行和异步计算结果组成

  • 任务：包括被执行任务需要实现的接口：Runnable和Callable
  • 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ExecutorServie接口。（ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor两个关键类实现了）
  • 异步计算的结果：包括接口Future和实现Future接口的FutureTask类

• 类和接口

• 

  • Executor是一个接口，是Executor框架的基础，将任务的提交与任务的执行分离开来
  • ThreadPoolExecutor是线程池的核心实现类，用来执行被提交的任务
  • ScheduledThreadPoolExecutor是一个实现类，可以在给定的延迟后运行命令，或者定期执行命令。比Timer更灵活，功能更强大。
  • Future接口和实现Future接口的FutureTask类，代表异步计算的结果
  • Runnable接口和Callable接口的实现类，都可以被ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor执行

• 使用：

  • 主线程创建实现Runnable或Callable接口的任务对象，工具类Executors可以把一个Runnable对象封装为一个Callable对象（Executors.callable（Runnable task）或Executors.callable(Runnable task,Object result)）
  • 可以把Runnable对象直接交给ExecutorService执行（ExecutorService.execute(Runnable command)），或者吧Runnable对象或Callable对象提交给ExecutorService执行（ExecutorService.submit(Runnable task)或ExecutorService.submit(Callable task)）
  • 执行ExecutorService.submit(…)，将会返回一个实现Future接口的对象，也可以创建FutureTask然后直接交给ExecutorService执行
  • 主线程可以执行FutureTask.get()方法来等待任务执行完成。主线程也可以执行FutureTask.cancel来取消此任务

Executor框架的成员

• ThreadPoolExecutor：通常使用工厂类Executors创建

  • FixedThreadPool：创建固定线程数的FixedThreadPool

    • 适用于为了满足资源管理的需求，需要限制当前线程数量的应用场景，适用于负载比较重的服务器

    • public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
      public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory)
      1
      2

  • SingleThreadExecutor:创建单个线程

    • 适用于需要保证顺序地执行各个任务，并且在任意时间点，不会有多个线程是活动的应用场景

      public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
      public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory)
      1
      2

  • CachedThreadPool:创建一个会根据需要创建新线程

    • 大小无界的线程池，适用于执行很多短期异步任务的小程序，或负载教轻的服务器

    • public static ExecutorService newCachedThreadPool()
      public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory)
      1
      2

• ScheduledThreadPoolExecutor：通常使用工厂类Executors创建

  • 创建ScheduledThreadPoolExecutor：包含若干线程的ScheduledThreadPoolExecutor

    • 适用于需要多个后台线程执行周期任务，同时为了满足资源管理的需求需要限制后台线程数量的应用场景

    • public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
      public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory)
      1
      2

  • 创建SingleThreadScheduledExecutor：包含一个线程的ScheduledThreadPoolExecutor

    • 适用于需要单个后台线程执行周期任务，同时需要保证顺序地执行各个任务的应用场景

    • public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor(int corePoolSize)
      public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory)
      1
      2

• Future接口

  • Future接口和Future接口的FutureTask类用来表示异步计算的结果

  • 把Runnable接口或Callable接口的实现类提交给ThreadPoolExecutors或ScheduledThreadPoolExecutors时，会返回给一个FutureTask对象

  • <T> Future<T> submit(Callable<T> task)
    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result)
    Future<> submit(Runnable task)
    1
    2
    3

• Runnable接口和Callable接口

  • Runnable不会返回结果，Callable会返回结果

  • 可以把Runnable包装成Callable

  • public static Callable