《Java並發編程實戰》（五）---- 任務執行

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一，線上程中執行任務

1，無限建立線程的不足：

• 線程生命週期的開銷非常高。線程的建立過程需要時間，這就延遲了請求的處理，並且需要JVM和作業系統提供一些輔助操作。
• 資源消耗。如果可運行線程數量多於可用處理器的數量，那麼有些線程會閑置就會佔用許多記憶體，如果大量線程在競爭CPU還會產生其他的效能消耗。
• 穩定性。在可建立線程的數量上有一個閾值，這個閾值隨著平台不同而不同，並且受多個因素制約，包括JVM的啟動參數、Thread建構函式中請求的棧大小，以及底層作業系統對線程的限制等。如果超過這個限制，就很可能有OOM異常。

在一定的範圍內，增加線程可以提高系統的輸送量，但如果超過這個範圍，再建立更多的線程只會降低程式的執行速度，如果過多地建立線程，整個系統就有可能崩潰。要想避免這種危險，就應該對應用程式可以建立的線程數量進行限制，並且全面地測試應用程式，從而確保線程數量達到限制時，程式也不會耗盡資源。

2，Executor架構

串列執行的問題在於其糟糕的響應性和輸送量，而“為每個任務都分配一個線程”的問題在於資源管理的複雜性。所以就有了線程池，線程池簡化了線程的管理工作，並且java.util.concurrent提供了一種靈活的線程池作為Executor架構的一部分。在java類庫中，任務執行的不是Thread，而是Executor：

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

1，基於Executor的Web伺服器

class TaskExecutorWebServer {    private static final int NTHREAD = 100;    private static final Executor exe = Executors.newFixedThreadPool(NTHREAD);    public static void main(String[] args) {        ServerSocket socket = new ServerSocket(80);        while(true) {            final Socket connection = socket.accept();            Runnable task = new Runnable() {                public void run() {                    handleRequest(connection);                }            };            exec.execute(task);        }    }}

在TaskExecutionWebServer中，通過使用Executor，將請求處理任務的提交與任務的實際執行解耦開來。

也可以很容易地將上例修改為ThreadPerTaskWebServer的行為，只需要使用一個為每個請求都建立新線程的Executor。

public class ThreadPerTaskExecutor implements Executor {    public void execute(Runnable r) {        new Thread(r).start();    }}

還可以編寫一個Executor使ThreadPerTaskExecutor的行為類似於單線程的行為：

public class WithinThreadExecutor implements Executor {    public void execute(Runnable r) {        r.run();    }}

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每當看到下面形式的代碼時，並且希望獲得一種更靈活的執行策略時，考慮使用Executor來代替Thread：

new Thread(runnable).start();

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3， 線程池

線程池是指管理一組相同背景工作執行緒的資源集區。線程池是與工作隊列密切相關的，其中在工作隊列中儲存了所有等待執行的任務。背景工作執行緒的任務很簡單： 從工作隊列中擷取一個任務，執行任務，然後返回線程池並等待下一個任務。

“線上程池中執行任務”比“為每個任務分配一個線程”優勢更多。通過重用現有的線程而不是建立新線程，可以減少線上程建立與銷毀的開銷。另一個好處是請求到來時，不會再因為要等待線程建立而延遲，也就提高了響應性。通過適當調整線程池的大小，可以建立足夠多的線程以便處理器保持忙碌狀態，同時還可以防止過多線程互相競爭資源而使應用程式耗盡記憶體。

類庫提供了一個靈活的線程池以及一些有用的預設配置。可以通過調用Executors中的靜態Factory 方法之一來建立一個線程池：

• newFixedThreadPool：建立一個固定長度的線程池，每當提交一個任務時就建立一個線程，直到達到線程池的最大數量，這時線程池的規模將不再變化。
• newCachedThreadPool：建立一個可快取的線程池，如果線程池的當前規模超過了處理需求時，那麼將回收閒置線程，而當需求增加時，則可以添加新的線程，線程池的規模不存在任何限制。
• newSingleThreadExecutor：是一個單線程的Executor，它建立單個背景工作執行緒來執行任務，如果這個線程異常結束，會建立另一個線程來替代。它能確保依照任務在隊列中的順序來串列執行。
• newScheduledThreadPool：建立了一個固定長度的線程池，而且以延遲或定時的方式執行任務，類似於Timer。

4，Executor的生命週期

由於Executor以非同步方式來執行任務，因此在任何時刻，之前提交任務的狀態不是立即可見的。有些任務可能已經完成，有些可能正在運行，而其他的任務可能在隊列中等待執行。當關閉應用程式時，可能採用平緩的方式（完成所有已經啟動的任務，並且不再接受任何新的任務），也可能採用粗暴方式（直接所有都關掉）。Executor視為應用程式提供服務的，因此它們也是可關閉的，並把在關閉操作中受影響的任務的狀態返回給應用程式。

為瞭解決執行任務的生命週期問題，ExecutorService介面擴充了Executor，添加了一些用於生命週期管理的方法：

public interface ExecutorService extends Executor {    void shutdown();    List<Runnable> shutDownNow();    boolean isShutdown();    boolean isTerminated();    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;    ...}

ExectuorService的生命週期有三種狀態：

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