Java并发笔记 （16）------ Executor

Executor 框架介绍

1. 两级调度模型

由上面这张图片可以看出：

• 上层：Java多线程程序通常把应用分解为若干个任务，Executor框架)将这些任务映射为固定数量的线程
• 底层：操作系统内核将这些线程映射到硬件处理器上

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2. Executor框架

Executor框架包含的主要的类与接口，如下图：

Executor框架的使用示意图如下：

过程分析：

1. 主线程首先要创建实现Runnable或者Callable接口的任务对象。Executors.callable(Runnable task)或Executors.callable(Runnable task,Object resule) 将 Runnable 封装为一个Callable的方法。

2. 然后可以把Runnable对象直接交给ExecutorService(ExecutorService.execute(Runnable command));或者也可以把Runnable对象或Callable对象提交给ExecutorService执行。

3. 如果执行ExecutorService.submit(...),ExecutorService将返回一个实现Future接口的对象。

   由于FutureTask实现了Runnable,程序员也可以创建FutureTask,然后直接交给ExecutorService执行。

4. 最后,主线程可以执行FutureTask.get()方法来等待任务执行完成。主线程也可以执行FutureTask.cancel(boolean mayInterruptIfRunning)来取消此任务的执行。

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3. Executor成员

• ThreadPoolExecutor：SingleThreadExecutor、FixedThreadPool和CachedThreadPool。

• ScheduledThreadPoolExecutor：ScheduledThreadPoolExecutor、SingleThreadScheduledExecutor

• Future接口：Future接口和实现Future接口的FutureTask类用来表示异步计算的结果。

• Runnable接口和Callable接口
  下面是Executors提供的,把一个Runnable包装成一个Callable的API。

  public static Callable<Object> callable(Runnable task)
  

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1. FixedThreadPool

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
    						0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
   							new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

上述代码可以看出， 这种线程池，核心线程池和最大线程池大小相同，且使用了无界阻塞队列（队列容量：Integer.MAX_VALUE），这样无法执行的线程放入阻塞队列中。

流程图如下：

2.SingleThreadExecutor

代码如下：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

SingleThreadExecutor的corePoolSize和maximumPoolSize被设置为1。其他参数与FixedThreadPool相同。

工作图如下：

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3. CachedThreadPool

CachedThreadPool是一个会根据需要创建新线程的线程池。代码如下：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

工作流程如下：

工作流程阐述：

1. 执行SynchronousQueue.offer(Runnable task)。如果当前maximumPool中有空闲线程正在执行SynchronousQueue.poll(keepAliveTime,TimeUnit.NANOSECONDS),那么主线程执行offer操作与空闲线程执行的poll操作配对成功，主线程把任务交给空闲线程执行，否则执行 2.
2. maximumPool中当前没有空闲线程时，没有线程执行
   SynchronousQueue.poll(keepAliveTime,TimeUnit.NANOSECONDS)，此时CachedThreadPool会创建一个新线程执行任务。
3. 在步骤2中新创建的线程将任务执行完后，会执行SynchronousQueue.poll(keepAliveTime,TimeUnit.NANOSECONDS)。这个poll操作会让空闲线程最多在SynchronousQueue中等待60秒钟。如果60秒钟内主线程提交了一个新任务(执行步骤1)；否则,这个空闲线程将终止。

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4. ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduledThreadPoolExecutor继承自ThreadPoolExecutor。它主要用来在给定的延迟之后运行任务,或者定期执行任务。

• 运行机制如下图

DelayQueue是一个“无界”的”优先“、“阻塞”队列

• 实现

  ScheduledThreadPoolExecutor会把待调度的任务(ScheduledFutureTask)放到一个DelayQueue中

  ScheduledFutureTask主要包含3个成员变量：

  1. long型成员变量time,表示这个任务将要被执行的具体时间。
  2. long型成员变量sequenceNumber,表示这个任务被添加到ScheduledThreadPoolExecutor中的序号。
  3. long型成员变量period,表示任务执行的间隔周期。

  DelayQueue将ScheduledFutureTask按照time从小到达进行排序，小的放在前面，如果时间相同，那么先提交的任务将被先执行。

  线程1执行某个周期任务的4个步骤如下：