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Executor框架

Executor框架

作者: 全栈未遂工程师 | 来源:发表于2016-08-16 15:45 被阅读319次

    Java的线程既是工作单元,也是执行机制。JDK5开始,把工作单元和执行机制分离开,工作单元包括RunnableCallable,而执行机制由Executor框架提供。

    Executor框架简介

    Executor框架的结构和成员

    • Executor框架的结构:主要由下面3部分组成。

      • 任务:被执行的任务需要实现Runnable接口或Callable接口。
      • 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(ThreadPoolExecutorScheduledThreadPoolExecutor)。
      • 异步计算的结果:包括接口Future和实现Future接口的FutureTask类。
    • 主要的类和接口

      • Executor是一个接口,是Executor框架的基础,它将任务的提交和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。ScheduledThreadPoolExecutorTimer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。
      • RunnableCallable接口的实现类,具体执行任务的类。
    • Executor框架的成员
      介绍Executor框架的主要成员:ThreadPoolExecutorScheduledThreadPoolExecutorFuture接口、Runnable接口、Callable接口、Executors

      • ThreadPoolExecutor通常使用工厂类Executors来创建。有3中类型。
        • FixedThreadPool:创建使用固定线程数的。适用于需要限制当前线程数量的应用场景。
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory)
    
    * `SingleThreadExecutor`:创建单个线程。
    
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
    
    * `CachedThreadPool`:大小无界的线程池,适用于执行很多的短期异步任务的小程序,或者是负载较轻的服务器。
    

    corePoolSize为0,maximumPoolSizeInteger.MAX_VALUE,工作队列为SynchronousQueue。会出现极端情况,即用户提交任务速度高于线程处理任务速度,会不断的创建新线程,直到耗尽CPU和内存。每个线程在结束任务60s之后,会被终止。

    • ScheduledThreadPoolExecutor通过工厂类Executor来创建,有2种类型。

      • ScheduledThreadPoolExecutor:包含若干个线程的ScheduledThreadPoolExecutor
      • SingleThreadScheduledExecutor:只包含一个线程的ScheduledThreadPoolExecutor
    • Future接口
      使用submit提交的时候,会返回一个实现Future接口的对象。

    • Runnable接口和Callable接口
      都可以被ThreadPoolExecutor执行,区别是Runnable接口不会返回结果,而Callable接口可以返回结果。
      可以把一个Runnable对象包装成一个Callable对象。

    public static Callable<Object> callable(Runnable task)
    //当任务执行结束,Future.get()得到null
    public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result))
    //当任务执行结束,Future.get()得到result对象。
    

    ScheduledThreadPoolExecutor 详解

    主要用来在给定的延迟之后运行任务,或者定期执行任务。ScheduledThreadPoolExecutor的功能和Timer类似,但ScheduledThreadPoolExecutor功能更强大灵活,对应过个后台线程,Timer对应的是单个后台线程。

    运行机制

    • 调用ScheduledThreadPoolExecutorscheduleAtFixedRate()或者scheduleWithFixedDelay()方法是,会向ScheduledThreadPoolExecutorDelayQueue添加一个实现了RunnableScheduledFutur接口的ScheduledFutureTaskDelayQueue是无界的,所以maximunPoolSize无效。DelayQueue只能获取到时间已经到期的元素。
    • 线程池中的线程从DelayQueue种获取ScheduledFutureTask,然后执行任务。

    ScheduleFutureTask主要包含3个成员变量:

    • long型成员变量time,表示这个任务将要执行的具体时间。
    • long型成员变量sequenceNumber,表示这个任务在线程池中的序号。
    • long型成员变量period,表示任务执行的间隔周期。

    FutureTask详解

    Future接口和实现Future接口的FutureTask类,代表异步计算的结果。

    FutureTask的使用

    可以把FutureTask交给Executor执行;也可以通过ExecutorService.submit(...)方法返回一个FutureTask,然后执行FutureTask.get()方法或者FutureTask.cancel(...)方法。除此以外,还可以单独使用FutureTask

    package com.future;
    
    import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.CancellationException;
    import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
    import java.util.concurrent.ConcurrentMap;
    import java.util.concurrent.ExecutionException;
    import java.util.concurrent.Future;
    import java.util.concurrent.FutureTask;
    
    public class TutureTaskTest {
        private final ConcurrentMap<Object, Future<String>> taskCache = new ConcurrentHashMap<Object, Future<String>>();
        private String executionTask(final String taskName) throws ExecutionException, InterruptedException{
            while(true){
                Future<String> future = taskCache.get(taskName);
                if(future == null){//没有该任务
                    Callable<String> task = new Callable<String>(){
                        @Override
                        public String call() throws Exception {
                            return taskName;
                        }
                    };
                    //创建任务
                    FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>(task);
                    future = taskCache.putIfAbsent(taskName, futureTask);//如果这个key不存在就put返回null,否则不put并返回以前的值。
                    if(future == null){//put成功返回null
                        future = futureTask;
                        futureTask.run();//此次新添加了这个任务,执行这个任务
                    }
                }
                try{
                    return future.get();//等待该线程执行完任务之后返回
                }catch(CancellationException e){
                    taskCache.remove(taskName, future);
                }
            }
        }
        public static void main(String[] args) {
            
        }
    }
    

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