java线程(2),详解Executor

最新推荐文章于 2025-04-14 22:26:17 发布

路人病

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1 业务: 任务多,数据量大
2 串行VS并行
- 串行编程简单,并行编程困难
- 单个核计算频率下降计算核数增多,整体性能变高
3 并行困难(任务分配和执行过程高度耦合)
-如何控制粒度,切割任务
-如何分配任务给线程,监督线程执行过程
4 并行模式
- 主从模式
- worker模式
java并发编程
- Thread/Runnable/Thread组管理
- Executor
- Fork-join框架
5 线程组ThreadGroup(可用性较低)
- 线程的集合
- 树形结构,大线程可以包括小线程组
- 可以通过enumerate方法遍历组内的线程,执行操作
- 能够有效管理多个线程,但是管理效率低
- 任务分配和执行过程高度耦合
- 重复创建线程,关闭线程操作,无法重用线程
6 线程组案例
先创建一个搜索结果类
7 使用线程池的优点:
合理利用线程池能够带来三个好处。第一：降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。但是要做到合理的利用线程池，必须对其原理了如指掌。

   
/**
 * 搜索结果类
 *
 */
public class Result {
	
	private String name;	
	public String getName() {
		return name;
	}	
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

}

创建一个任务实体,此类实现runnable方法,并且重写run方法,在run方法中执行doTask任务

public class Searcher implements Runnable {

	private Result result;
	
	public Searcher(Result result) {
		this.result=result;
	}

	@Override
	public void run() {
		String name=Thread.currentThread().getName();
		System.out.printf("Thread %s: 启动\n",name);
		try {
			doTask();
			result.setName(name);
		} catch (InterruptedException e) {
			System.out.printf("Thread %s: 被中断\n",name);
			return;
		}
		System.out.printf("Thread %s: 完成\n",name);
	}
	
	private void doTask() throws InterruptedException {
		Random random=new Random((new Date()).getTime());
		int value=(int)(random.nextDouble()*100);
		System.out.printf("Thread %s: %d\n",Thread.currentThread().getName(),value);
		TimeUnit.SECONDS.sleep(value);
	}

3 线程组实体

public class Main {

	public static void main(String[] args) {

		// 创建线程组
		ThreadGroup threadGroup = new ThreadGroup("Searcher");
		Result result=new Result();

		// 创建一个任务，10个线程完成
		Searcher searchTask=new Searcher(result);
		for (int i=0; i<10; i++) {
			//当前10个线程一块去完成此任务
			Thread thread=new Thread(threadGroup, searchTask);
			thread.start();
			try {
				TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		System.out.println("========分割线0=======");
		
		// 查看线程组消息
		System.out.printf("active 线程数量: %d\n",threadGroup.activeCount());
		System.out.printf("线程组信息明细\n");
		threadGroup.list();
		System.out.println("========分割线1=======");

		// 遍历线程组
		Thread[] threads=new Thread[threadGroup.activeCount()];
		threadGroup.enumerate(threads);
		for (int i=0; i<threadGroup.activeCount(); i++) {
			System.out.printf("Thread %s: %s\n",threads[i].getName(),threads[i].getState());
		}
		System.out.println("========分割线2=======");

		// Wait for the finalization of the Threadds
		waitFinish(threadGroup);
		
		// Interrupt all the Thread objects assigned to the ThreadGroup
		threadGroup.interrupt();
	}

	public static void waitFinish(ThreadGroup threadGroup) {
		while (threadGroup.activeCount()>9) {
			try {
				TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

7 Executor(1) *
从JDK开始提供Executor frameWork(java.util.connurt)
- 分离任务的执行和创建
- 线程重复利用
理解共享线程池的概念
- 预设好多个线程,可弹性增加,一般为电脑核数的4倍
- 多次执行很多很小的任务
- 任务的执行和创建过程解耦
- 程序员无需关心线程池执行任务的过程
2 Executor框架中的主要类:
ExecutorService,ThreadPoolExecutor,Future
– Executors.newCachedThreadPool/newFixedThreadPool 创建线程池
– ExecutorService线程池服务
- Callable具体的逻辑对象
- Future返回结果
(1) 来一个稍微简单的案例:代码入口

public class Main {

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		// 创建一个执行服务器
		Server server=new Server();
		
		// 创建100个任务，并发给执行器，等待完成
		for (int i=0; i<100; i++){
			Task task=new Task("Task "+i);
			Thread.sleep(10);
			server.submitTask(task);
		}		
		server.endServer();
	}
}

（2）执行服务器

/**
 * 执行服务器
 *
 */
public class Server {
	
	//线程池
	private ThreadPoolExecutor executor;
	
	public Server(){
		executor=(ThreadPoolExecutor)Executors.newCachedThreadPool();
		//executor=(ThreadPoolExecutor)Executors.newFixedThreadPool(5);
	}
	
	//向线程池提交任务
	public void submitTask(Task task){
		System.out.printf("Server: A new task has arrived\n");
		executor.execute(task); //执行  无返回值
		
		System.out.printf("Server: Pool Size: %d\n",executor.getPoolSize());
		System.out.printf("Server: Active Count: %d\n",executor.getActiveCount());
		System.out.printf("Server: Completed Tasks: %d\n",executor.getCompletedTaskCount());
	}

	public void endServer() {
		executor.shutdown();
	}
}

(3)任务类,每个任务其实就是在此睡眠了几秒钟,最后如果大家使用,可以更换为大家自己的业务场景！

package executor.example1;

import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * Task 任务类
 * @author Tom
 *
 */
public class Task implements Runnable {

	private String name;
	
	public Task(String name){
		this.name=name;
	}
	
	public void run() {
		try {
			Long duration=(long)(Math.random()*1000);
			System.out.printf("%s: Task %s: Doing a task during %d       seconds\n",Thread.currentThread().getName(),name,duration);
			Thread.sleep(duration);			
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
		System.out.printf("%s: Task %s: Finished on: %s\n",Thread.currentThread().getName(),name,new Date());
	}

}
1 定义线程的任务类

案例(2):计算0-1000之间的数据和,把这个任务分成10个小任务,等待每个任务完成之后,最后将这10个任务的运算结果相加,并且最后返回.

package executor.example2;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;

public class SumTask implements Callable<Integer> {
	//定义每个线程计算的区间
	private int startNumber;
	private int endNumber;
	
	public SumTask(int startNumber, int endNumber){
		this.startNumber=startNumber;
		this.endNumber=endNumber;
	}
	
	@Override
	public Integer call() throws Exception {
		int sum = 0;
		for(int i=startNumber; i<=endNumber; i++)
		{
			sum = sum + i;
		}
		
		Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
		
		System.out.printf("%s: %d\n",Thread.currentThread().getName(),sum);
		return sum;
	}
}

2 线程的执行类

package executor.example2;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;


public class SumTest {

	public static void main(String[] args) {
		
		// 执行线程池
		ThreadPoolExecutor executor=(ThreadPoolExecutor)Executors.newFixedThreadPool(4);
		
		List<Future<Integer>> resultList=new ArrayList<>();

		//统计1-1000总和，分成10个任务计算，提交任务
		for (int i=0; i<10; i++){
			SumTask calculator=new SumTask(i*100+1, (i+1)*100);
			Future<Integer> result=executor.submit(calculator);
			resultList.add(result);
		}
		
		// 每隔50毫秒，轮询等待10个任务结束
		do {
			System.out.printf("Main: 已经完成多少个任务: %d\n",executor.getCompletedTaskCount());
			for (int i=0; i<resultList.size(); i++) {
				Future<Integer> result=resultList.get(i);
				System.out.printf("Main: Task %d: %s\n",i,result.isDone());
			}
			try {
				Thread.sleep(50);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		} while (executor.getCompletedTaskCount()<resultList.size());
		
		// 所有任务都已经结束了，综合计算结果		
		int total = 0;
		for (int i=0; i<resultList.size(); i++) {
			Future<Integer> result=resultList.get(i);
			Integer sum=null;
			try {
				sum=result.get();
				total = total + sum;
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			} catch (ExecutionException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		System.out.printf("1-1000的总和:" + total);
		
		// 关闭线程池
		executor.shutdown();
	}
}

8 (1) Fork-join框架是java7提供的另一种并行框架,分解,治理,合并(分治编程)
(2) 适合任务量不方便确定的场合(最小任务可确定)
(3) 与Executor框架的主要区别为Executor是任务量是一定的,所有的任务量都是由线程池内设置的线程个数去执行,但是Fork-join框架会检测到你任务量的多少,如果多他会继续将这个任务分为两个小任务,最终执行完毕之后会将结果汇总返回。
分任务求和

 import java.math.BigInteger;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

//分任务求和
public class SumTask extends RecursiveTask<Long> {
	
	private int start;
	private int end;

	public SumTask(int start, int end) {
		this.start = start;
		this.end = end;
	}

	public static final int threadhold = 5;

	@Override
	protected Long compute() {
		Long sum = 0L;
		
		// 如果任务足够小, 就直接执行
		boolean canCompute = (end - start) <= threadhold;
		if (canCompute) {
			for (int i = start; i <= end; i++) {
				sum = sum + i;				
			}
		} else {
			// 任务大于阈值, 分裂为2个任务
			int middle = (start + end) / 2;
			SumTask subTask1 = new SumTask(start, middle);
			SumTask subTask2 = new SumTask(middle + 1, end);

			invokeAll(subTask1, subTask2);

			Long sum1 = subTask1.join();
			Long sum2 = subTask2.join();

			// 结果合并
			sum = sum1 + sum2;
		}
		return sum;
	}
}

服务器类

import java.math.BigInteger;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

//分任务求和
public class SumTask extends RecursiveTask<Long> {
	
	private int start;
	private int end;

	public SumTask(int start, int end) {
		this.start = start;
		this.end = end;
	}

	public static final int threadhold = 5;

	@Override
	protected Long compute() {
		Long sum = 0L;
		
		// 如果任务足够小, 就直接执行
		boolean canCompute = (end - start) <= threadhold;
		if (canCompute) {
			for (int i = start; i <= end; i++) {
				sum = sum + i;				
			}
		} else {
			// 任务大于阈值, 分裂为2个任务
			int middle = (start + end) / 2;
			SumTask subTask1 = new SumTask(start, middle);
			SumTask subTask2 = new SumTask(middle + 1, end);

			invokeAll(subTask1, subTask2);

			Long sum1 = subTask1.join();
			Long sum2 = subTask2.join();

			// 结果合并
			sum = sum1 + sum2;
		}
		return sum;
	}
}