并发编程——关于任务的执行（Task Execution）

最新推荐文章于 2024-08-07 17:51:08 发布

qq_36120793

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分类专栏： Java并发程序文章标签： java

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本文探讨了多线程套接字编程的不足，如线程创建销毁的高成本和内存消耗，并引入了Java的Executor框架和线程池作为解决方案。介绍了Executor接口的execute方法以及线程池的四种类型：newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newSingleThreadExecutor和newScheduledThreadPool。还讨论了线程池的生命周期管理，包括shutdown和shutdownNow方法。最后，提到了Callable和Future接口，用于处理带有返回结果的任务，并举例说明了它们的使用场景。

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1.多线程套接字编程中的不足
记得之前做过学校的一个实验，是关于多线程套接字编程地，在那次实验中，我们采用了如下的代码：

ServerSocket server = new ServerSocket(80);
while(true){
    //新建线程
    new  Thread(xxx).start;
    }

在上方代码，我们为了提升服务器的效率，我们使用了多线程编程，但是同时，这个代码，他也是会无限制创建线程地，他的不足主要有：
1.线程每次创建和销毁的代价非常高；2.对内存的消耗很大，可运行的线程数量很可能多于处理器数量；3.稳定性，如果线程超过了当前虚拟机或者操作系统的限制，那很可能抛出异常。

针对这种代码，我们给出了更好的解决方案，就是使用线程池。

2.1关于Executor框架和线程池
Excetor是一个接口，它里面就是一个execute方法，参数是Runnable类型，作用就是执行这个实现了Runable接口的类的线程。很简单，但是为灵活且强大的线程池（异步执行框架）提供了基础。

关于线程池的使用：

类A {
    private static final Exceutor exex = Executors.newFixedThreadPool(100);

    public static void main(String[] args)throws IOException{
        ServerSocket socket = new ServerSocket(80);
        Runnable task = new B//某个实现了Runnable的类
        exec.execute(task);
    }
}

关于线程池的优势：1.可以宠用现有线程，而不用创建新线程，节省开销；2.可以限定线程池大小，创建足够多的线程让系统保持忙碌，却不会耗尽资源使任务失败。
类库提供了一些Executors静态工厂方法来创建一个线程池：
1.newFixedThreadPool。创建一个固定长度的线程池
2.newCachedThreadPool。创建一个可缓存的线程池，如果线程池的当前规模超过了处理需求时，那么将回收空闲的线程，而当需求增加时则可以添加新的线程，线程池的规模不存在任何限制。
3.newSingleThreadExecutor。这是一个单线程的线程池，他创建单个工作者线程来执行任务，如果这个线程异常结束，会创建另一个线程来代替。
4.newScheduledThreadPool。创建了一个固定长度的现车公尺，而且一延时或定时的方式来执行任务，类似Timer定时器。

newFixedThreadPool和newCachedThreadPool这两个工厂方法返回通用的ThreadPoolExecutor实例，可以直接用来构造专门用途的exxecutor

2.2线程池的生命周期
ExecutorService 拓展了Executor接口，新增了关于结束线程池生命的方法，就是说，我们可以用ExecutorService接口，就可以承接真是的线程池实例类了。
主要方法有shutdown()//正常、安全、缓慢关闭；还有shutdownnow//强行快速关闭线程池

2.3线程池和携带结果的任务，Callable和Future
Runnable是一种有局限的抽象，run，它并不能返回一个值。所以我们有了Callable接口，他认为主入口点（call方法）将返回一个值，并可能抛出一个异常。
Future表示一个任务的生命周期，并提供方法来判断是否完成或者取消，获取任务结果，他隐含了一个含义，任务的生命周期只能前进，不能后退。他也是一个接口。
get方法取决于任务状态，如果任务还没完成就会阻塞。
关于Future和Callable的使用例子，使用Future等待图像下载：

class FutureRenderer {  
    private final ExecutorService executor = .;  

    void renderPage(CharSequence source) {  
        final List<ImageInfo> imageInfos = scanForImageInfo(source);  
        Callable<List<ImageData>> task = new Callable<List<ImageData>> () {  
            public List<ImageData> call() {  
                List<ImageData> result = new ArrayList<ImageData>();  
                for(ImageInfo imageInfo : imageInfos) {  
                    result.add(imageInfo.downloadImage());  
                }  
                return result;  
            }  
        };  

        Future<List<ImageData>> future = executor.submit(task);  
        renderText(source);  
        try{  
            List<ImageData> imageData = future.get();  
            for(ImageData data : imageData) {  
                rederImage(data);  
            }  
        } catch (InterruptedException e) {  
            //重新设置线程的中断状态  
            Thread.currentThread().interrupt();  
            //由于不需要结束，因此取消任务  
            future.cancel(true);  
        } catch (ExecutionException e) {  
            throw launderThrowable(e.getCause());  
        }  
    }  
}

我们还可以通过Future的get方法来为任务设置时间限制:
V get (long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException 同上面的get功能一样，多了设置超时时间。参数timeout指定超时时间，uint指定时间的单位，在枚举类TimeUnit中有相关的定义。如果计算超时，将抛出TimeoutException