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Executor框架总结

Executor框架总结

作者: Tycc | 来源:发表于2018-09-28 11:05 被阅读0次
    Executor框架图(转)

    Executor

    是一个接口,仅要求实现void execute(Runnable command);,要求是在各种场合(新开的线程、线程池内等等),同步(在execute方法里立刻执行)或异步得完成某一任务。

    ExecutorService

    接口,继承自Executor,扩展了Executor并添加了一些生命周期管理的方法。
    一个ExecutorService的生命周期有三种状态:运行、关闭、中止。
    当调用ExecutorService.shutdown()后,处于关闭状态,isShutdown()方法返回true。此时无法新加任务。
    所有已添加的任务关闭后,Executor处于终止状态,isTerminated()返回true。这要求之前肯定调用过shutdownshutdownNow。可以用awaitTermination阻塞式得等待所有任务都已经关闭。
    此外,调用多了submit和invoke:
    submitexecutor的区别在于它的入参可以是Runnable也可以是Callable,而且有返回值Future<?>
    invoke系(invokeAllinvokeAny)的入参都有Collection<? extends Callable<T>> tasks,返回T或T的集合。

    Future FutureTask

    Future<V>是一个接口,规定了异步执行的操作,通过get()方法可以获得操作的结果,如果异步操作还没有完成,则get()会使当前线程阻塞,可以指定等待时间。cancel方法取消操作。

    FutureTask<V>是一个类,实现了RunnableFuture<V>,该接口继承自RunnableFuture<V>
    内部持有一个Callable<V>,构造函数需要一个Callable<V>但也可以接受一个Runnable
    (转化this.callable = Executors.callable(runnable, result);
    异步的原理:

    • 持有一个volatile int state,表面目前的状态,是新建还是完成还是取消之类的。
    • 内部类WaitNode,是一个存储thread的链表,当前节点指向当前线程,next指向下一个可用线程。通过CAS操作更改运行线程。
    • 通过LockSupport.park在运行完成前阻塞获取,LockSupport.unpark取消阻塞。

    ThreadPoolExecutor

    ThreadPoolExecutor 继承自AbstractExecutorService,后者实现了ExecutorService
    首先实现了ExecutorService的各方法
    构造函数和各参数:

        public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                  int maximumPoolSize,
                                  long keepAliveTime,
                                  TimeUnit unit,
                                  BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                                  ThreadFactory threadFactory,
                                  RejectedExecutionHandler handler)
    
    • corePoolSize:核心线程数
    • maximumPoolSize:最大线程数
    • keepAliveTime:线程空闲时间
    • TimeUnit 时间尺度
    • workQueue 阻塞队列,用于存放等待着的线程
    • threadFactory 线程工厂,给内部类worker提供线程
    • rejectedExecutionHandler:任务拒绝处理器
      提供了四种方式来处理任务拒绝策略
      1. 直接丢弃(DiscardPolicy)
      2. 丢弃队列中最老的任务(DiscardOldestPolicy)。
      3. 抛异常(AbortPolicy)
      4. 将任务分给调用线程来执行(CallerRunsPolicy)。

    内部有一个worker类作为任务执行者,HashSet<Worker> workers作为线程池,workQueue作为等待的队列

    状态通过final AtomicInteger ctl保存
    五个状态:

    • RUNNING 接受新任务和处理队列里的任务
    • SHUTDOWN 不接受新任务但是处理队列里的任务
    • STOP 不接受新任务,不处理队列里的任务,中断处理中的任务
    • TIDYING 所有任务都被关闭(terminated),workerCount为0,将调用terminated
    • TERMINATED terminated已被调用

    状态转换:

    • RUNNING -> SHUTDOWN 调用shutdown(),可能隐式地在finalize()时调用
    • (RUNNING or SHUTDOWN) -> STOP 调用shutdownNow()
    • SHUTDOWN -> TIDYING 当队列和池都空的时候
    • STOP -> TIDYING 当池空的时候
    • TIDYING -> TERMINATED 当terminated()调用结束时

    execute策略:
    Proceed in 3 steps:

    • 少于corePoolSize的线程在运行时,尝试新建一个线程处理这个任务。addWorker方法检查运行状态和workerCount。
    • 如果一个线程可以被移出队列,检查状态判断是否要新加一个线程还是取消这个任务
    • 如果不能从队列里拿出一个线程,就新加一个线程。失败了就取消这个任务。

    线程池的工作过程如下(转个别人的总结):

    1. 线程池刚创建时,里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过,就算队列里面有任务,线程池也不会马上执行它们。
    2. 当调用 execute() 方法添加一个任务时,线程池会做如下判断:
      1. 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize,那么马上创建线程运行这个任务;
      2. 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize,那么将这个任务放入队列。
      3. 如果这时候队列满了,而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize,那么还是要创建线程运行这个任务;
      4. 如果队列满了,而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize,那么线程池会抛出异常,告诉调用者“我不能再接受任务了”。
    3. 当一个线程完成任务时,它会从队列中取下一个任务来执行。
    4. 当一个线程无事可做,超过一定的时间(keepAliveTime)时,线程池会判断,如果当前运行的线程数大于 corePoolSize,那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后,它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。

    Executors

    工具类

    创建线程池,本质是生成ThreadPoolExecutor,举例:

    • newFixedThreadPool
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
    
    • newSingleThreadExecutor
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }
    
    • newCachedThreadPool
    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>());
    }
    
    • newCachedThreadPool
      可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。线程池为无限大,当执行第二个任务时第一个任务已经完成,会复用执行第一个任务的线程,而不用每次新建线程。
    • newFixedThreadPool
      定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置,如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。
    • newScheduledThreadPool
      创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。
    • newSingleThreadExecutor
      创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

    Executors还提供默认的线程工厂defaultThreadFactory()

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