java並發編程--Executor架構

標籤：關閉   single   mil   監視   阻塞隊列   重複   阻塞   dfa   service   

摘要：

       Eexecutor作為靈活且強大的非同步執行架構，其支援多種不同類型的任務執行策略，提供了一種標準的方法將任務的提交過程和執行過程解耦開發，基於生產者-消費者模式，其提交任務的線程相當於生產者，執行任務的線程相當於消費者，並用Runnable來表示任務，Executor的實現還提供了對生命週期的支援，以及統計資訊收集，應用程式管理機制和效能監控等機制。 1.Exexctor簡介Executor的UML圖：（常用的幾個介面和子類）Executor：一個介面，其定義了一個接收Runnable對象的方法executor，其方法簽名為executor(Runnable command), ExecutorService：是一個比Executor使用更廣泛的子類介面，其提供了生命週期管理的方法，以及可跟蹤一個或多個非同步任務執行狀況返回Future的方法 AbstractExecutorService：ExecutorService執行方法的預設實現 ScheduledExecutorService：一個可定時調度任務的介面 ScheduledThreadPoolExecutor：ScheduledExecutorService的實現，一個可定時調度任務的線程池 ThreadPoolExecutor：線程池，可以通過調用Executors以下靜態Factory 方法來建立線程池並返回一個ExecutorService對象： 2.ThreadPoolExecutor建構函式的各個參數說明ThreadPoolExecutor方法簽名：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                          int maximumPoolSize,                          long keepAliveTime,                          TimeUnit unit,                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,                          ThreadFactory threadFactory,                          RejectedExecutionHandler handler) //後兩個參數為選擇性參數

參數說明：corePoolSize：核心線程數，如果啟動並執行線程少於corePoolSize，則建立新線程來執行新任務，即使線程池中的其他線程是閒置 maximumPoolSize:最大線程數，可允許建立的線程數，corePoolSize和maximumPoolSize設定的邊界自動調整池大小：corePoolSize <啟動並執行線程數< maximumPoolSize:僅當隊列滿時才建立新線程corePoolSize=啟動並執行線程數= maximumPoolSize：建立固定大小的線程池 keepAliveTime:如果線程數多於corePoolSize,則這些多餘的線程的空閑時間超過keepAliveTime時將被終止 unit:keepAliveTime參數的時間單位 workQueue:儲存任務的阻塞隊列，與線程池的大小有關：  當啟動並執行線程數少於corePoolSize時，在有新任務時直接建立新線程來執行任務而無需再進隊列  當啟動並執行線程數等於或多於corePoolSize，在有新任務添加時則選排入佇列，不直接建立線程  當隊列滿時，在有新任務時就建立新線程 threadFactory:使用ThreadFactory建立新線程，預設使用defaultThreadFactory建立線程 handle:定義處理被拒絕任務的策略，預設使用ThreadPoolExecutor.AbortPolicy,任務被拒絕時將拋出RejectExecutorException 3.Executors：提供了一系列靜態Factory 方法用於建立各種線程池   newFixedThreadPool:建立可重用且固定線程數的線程池，如果線程池中的所有線程都處於活動狀態，此時再提交任務就在隊列中等待，直到有可用線程；如果線程池中的某個線程由於異常而結束時，線程池就會再補充一條新線程。方法簽名：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                  //使用一個基於FIFO排序的阻塞隊列，在所有corePoolSize線程都忙時新任務將在隊列中等待                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());}

newSingleThreadExecutor:建立一個單線程的Executor，如果該線程因為異常而結束就建立一條線程來繼續執行後續的任務

方法簽名：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {   return new FinalizableDelegatedExecutorService                     //corePoolSize和maximumPoolSize都等於，表示固定線程池大小為1                        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,                                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));}

newScheduledThreadPool:建立一個可順延強制或定期執行的線程池

方法簽名：

例1：（使用newScheduledThreadPool來類比心跳機制）

public class HeartBeat {    public static void main(String[] args) {        ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(5);        Runnable task = new Runnable() {            public void run() {                System.out.println("HeartBeat.........................");            }        };        executor.scheduleAtFixedRate(task,5,3, TimeUnit.SECONDS);   //5秒後第一次執行，之後每隔3秒執行一次    }}

輸出：

HeartBeat....................... //5秒後第一次輸出........ //每隔3秒輸出一個

newCachedThreadPool:建立可快取的線程池，如果線程池中的線程在60秒未被使用就將被移除，在執行新的任務時，當線程池中有之前建立的可用線程就重      用可用線程，否則就建立一條線程

方法簽名：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,                                  60L, TimeUnit.SECONDS,                                  //使用同步隊列，將任務直接提交給線程                                  new SynchronousQueue<Runnable>());}

例2

public class ThreadPoolTest {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {     ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();//線程池裡面的線程數會動態變化，並可線上程線被移除前重用        for (int i = 1; i <= 3; i ++) {            final  int task = i;   //10個任務            //TimeUnit.SECONDS.sleep(1);            threadPool.execute(new Runnable() {    //接受一個Runnable執行個體                public void run() {                        System.out.println("線程名字： " + Thread.currentThread().getName() +  "  任務名為： "+task);                }            });        }    }}

輸出：（為每個任務建立一條線程，共建立了3條線程）

線程名字： pool-1-thread-1 任務名為： 1線程名字： pool-1-thread-2 任務名為： 2線程名字： pool-1-thread-3 任務名為： 3

去掉第6行的注釋其輸出如下：（始終重複利用一條線程，因為newCachedThreadPool能重用可用線程）

線程名字： pool-1-thread-1 任務名為： 1線程名字： pool-1-thread-1 任務名為： 2線程名字： pool-1-thread-1 任務名為： 3

通過使用Executor可以很輕易的實現各種調優  管理  監視  記錄日誌和錯誤報表等待。

 4.Executor的生命週期ExecutorService提供了管理Eecutor生命週期的方法，ExecutorService的生命週期包括了：運行  關閉和終止三種狀態。 ExecutorService在初始化建立時處於運行狀態。shutdown方法等待提交的任務執行完成並不再接受新任務，在完成全部提交的任務後關閉shutdownNow方法將強制終止所有運行中的任務並不再允許提交新任務 可以將一個Runnable（如例2）或Callable（如例3）提交給ExecutorService的submit方法執行，最終返回一上Future用來獲得任務的執行結果或取消任務例3：（任務執行完成後並返回執行結果）

public class CallableAndFuture {    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();        Future<String> future = executor.submit(new Callable<String>() {   //接受一上callable執行個體            public String call() throws Exception {                return "MOBIN";            }        });        System.out.println("任務的執行結果："+future.get());    }}

輸出：

任務的執行結果：MOBIN

ExecutorCompletionService:實現了CompletionService，將執行完成的任務放到阻塞隊列中，通過take或poll方法來獲得執行結果

例4：（啟動10條線程，誰先執行完成就返回誰） 

public class CompletionServiceTest {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);        //建立含10.條線程的線程池        CompletionService completionService = new ExecutorCompletionService(executor);        for (int i =1; i <=10; i ++) {            final  int result = i;            completionService.submit(new Callable() {                public Object call() throws Exception {                    Thread.sleep(new Random().nextInt(5000));   //讓當前線程隨機休眠一段時間                    return result;                }            });        }        System.out.println(completionService.take().get());   //擷取執行結果    }}

輸出結果可能每次都不同（在1到10之間）

3

通過Executor來設計應用程式可以簡化開發過程，提高開發效率，並有助於實現並發，在開發中如果需要建立線程可優先考慮使用Executor

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