Eexecutor作为灵活且强大的异步执行框架,其支持多种不同类型的任务执行策略,提供了一种标准的方法将任务的提交过程和执行过程解耦开发,基于生产者-消费者模式,其提交任务的线程相当于生产者,执行任务的线程相当于消费者,并用Runnable来表示任务,Executor的实现还提供了对生命周期的支持,以及统计信息收集,应用程序管理机制和性能监视等机制。
1.Exexctor简介
Executor的UML图:(常用的几个接口和子类)
Executor:一个接口,其定义了一个接收Runnable对象的方法executor,其方法签名为executor(Runnable command),
ExecutorService:是一个比Executor使用更广泛的子类接口,其提供了生命周期管理的方法,以及可跟踪一个或多个异步任务执行状况返回Future的方法
AbstractExecutorService:ExecutorService执行方法的默认实现
ScheduledExecutorService:一个可定时调度任务的接口
ScheduledThreadPoolExecutor:ScheduledExecutorService的实现,一个可定时调度任务的线程池
ThreadPoolExecutor:线程池,可以通过调用Executors以下静态工厂方法来创建线程池并返回一个ExecutorService对象:
2.ThreadPoolExecutor构造函数的各个参数说明
ThreadPoolExecutor方法签名:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) //后两个参数为可选参数
参数说明:
corePoolSize:核心线程数,如果运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行新任务,即使线程池中的其他线程是空闲的
maximumPoolSize:最大线程数,可允许创建的线程数,corePoolSize和maximumPoolSize设置的边界自动调整池大小:
corePoolSize <运行的线程数< maximumPoolSize:仅当队列满时才创建新线程
corePoolSize=运行的线程数= maximumPoolSize:创建固定大小的线程池
keepAliveTime:如果线程数多于corePoolSize,则这些多余的线程的空闲时间超过keepAliveTime时将被终止
unit:keepAliveTime参数的时间单位
workQueue:保存任务的阻塞队列,与线程池的大小有关:
当运行的线程数少于corePoolSize时,在有新任务时直接创建新线程来执行任务而无需再进队列
当运行的线程数等于或多于corePoolSize,在有新任务添加时则选加入队列,不直接创建线程
当队列满时,在有新任务时就创建新线程
threadFactory:使用ThreadFactory创建新线程,默认使用defaultThreadFactory创建线程
handle:定义处理被拒绝任务的策略,默认使用ThreadPoolExecutor.AbortPolicy,任务被拒绝时将抛出RejectExecutorException
3.Executors:提供了一系列静态工厂方法用于创建各种线程池
newFixedThreadPool:创建可重用且固定线程数的线程池,核心线程数和最大线程数是一致的,采用LinkedBlockingQueue作为阻塞等待队列。如果线程池中的所有线程(核心线程数量)都处于活动状态,此时再提交任务就在队列中等待,直到有可用线程;如果线程池中的某个线程由于异常而结束时,线程池就会再补充一条新线程。
方法签名:
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
//使用一个基于FIFO排序的阻塞队列,在所有corePoolSize线程都忙时新任务将在队列中等待
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
newSingleThreadExecutor:创建一个单线程的Executor,如果该线程因为异常而结束就新建一条线程来继续执行后续的任务,由于LinkedBlockingQueue是FIFO的,所以能够保证一定按照顺序完成任务。
原文是这么说的:使用一个工作线程操作一个无界队列。(但是要注意,如果这个线程在关闭之前的执行过程中出现故障而终止,如果需要执行后续任务,则会有一个新的线程代替它)任务被保证按顺序执行,并且在任何给定的时间内不会有超过一个任务处于活动状态。与其他等效的{@code newFixedThreadPool(1)}不同的是,返回的执行器保证不能重新配置以使用其他线程。
方法签名:
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
//corePoolSize和maximumPoolSize都等于,表示固定线程池大小为1
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
newScheduledThreadPool:创建一个可延迟执行或定期执行的线程池,采用的是DelayedWorkQueue延迟队列。
方法签名:
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
ThreadFactory threadFactory) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue(), threadFactory);
}
例1:(使用newScheduledThreadPool来模拟心跳机制)
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秒后第一次执行,之后每隔3秒执行一次
}
}
输出:
HeartBeat....................... //5秒后第一次输出
HeartBeat....................... //每隔3秒输出一个
newCachedThreadPool:创建可缓存的线程池,如果线程池中的线程在60秒未被使用就将被移除,在执行新的任务时,当线程池中有之前创建的可用线程就重用可用线程,否则就新建一条线程。同时SynchronousQueue队列是同步移交,并不会因为任务多就进行等待。
方法签名:
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
//使用同步队列,将任务直接提交给线程
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
例2:
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输出:(为每个任务新建一条线程,共创建了3条线程)
线程名字: pool-1-thread-1 任务名为: 1
线程名字: pool-1-thread-2 任务名为: 2
线程名字: pool-1-thread-3 任务名为: 3
去掉第6行的注释其输出如下:(始终重复利用一条线程,因为newCachedThreadPool能重用可用线程)
线程名字: pool-1-thread-1 任务名为: 1
线程名字: pool-1-thread-1 任务名为: 2
线程名字: pool-1-thread-1 任务名为: 3
通过使用Executor可以很轻易的实现各种调优 管理 监视 记录日志和错误报告等待。
newWorkStealingPool:创建一个线程池,该线程池维护足够的线程以支持给定的并行级别,底层使用的是支持任务分解的线程池ForkJoinPool,并可以使用多个队列来减少争用。并行级别对应于积极参与或可用来参与任务处理的线程的最大数量。线程的实际数量可以动态地增加和减少并保证提交的任务执行的顺序。并行级别决定了同一时刻最多有多少个线程在执行,如不传并行级别参数,将默认为当前系统的CPU个数。
方法签名:
public static ExecutorService newWorkStealingPool(int parallelism) {
return new ForkJoinPool
(parallelism,
ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
null, true);
}
new ForkJoinPool:是jdk1.8引入,是一种支持任务分解的线程池,当提交给他的任务“过大”,他就会按照预先定义的规则将大任务分解成小任务,多线程并发执行。 一般要配合可分解任务接口ForkJoinTask来使用,ForkJoinTask有两个实现它的抽象类:RecursiveAction和RecursiveTask,其区别是前者没有返回值,后者有返回值。
方法签名:
public ForkJoinPool() {
this(Math.min(MAX_CAP, Runtime.getRuntime().availableProcessors()),
defaultForkJoinWorkerThreadFactory, null, false);
}
例3:
public static void main(String[] args)throws InterruptedException{
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
Task task = new Task(60);
pool.submit(task);
pool.awaitTermination(6000,TimeUnit.MILLISECONDS);
pool.shutdown();
}
public static class Task extends RecursiveAction{
private static final long serialVersionUID = 1L;
//定义一个分解任务的阈值——50,即一个任务最多承担50个工作量
int THRESHOLD=50;
//任务量
int task_Num=0;
Task(int Num){
this.task_Num=Num;
}
@Override
protected void compute() {
if(task_Num<=THRESHOLD){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"承担了"+task_Num+"份工作");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}else{
//随机解成两个任务
Random m=new Random();
int x=m.nextInt(50);
Task left=new Task(x);
Task right=new Task(task_Num-x);
left.fork();
right.fork();
}
}
}
4.Executor的生命周期
ExecutorService提供了管理Eecutor生命周期的方法,ExecutorService的生命周期包括了:运行 关闭和终止三种状态。
ExecutorService在初始化创建时处于运行状态。
shutdown方法等待提交的任务执行完成并不再接受新任务,在完成全部提交的任务后关闭
shutdownNow方法将强制终止所有运行中的任务并不再允许提交新任务
可以将一个Runnable(如例2)或Callable(如例3)提交给ExecutorService的submit方法执行,最终返回一上Futire用来获得任务的执行结果或取消任务
例3:(任务执行完成后并返回执行结果)
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输出:
任务的执行结果:MOBIN
ExecutorCompletionService:实现了CompletionService,将执行完成的任务放到阻塞队列中,通过take或poll方法来获得执行结果
例4:(启动10条线程,谁先执行完成就返回谁)
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输出结果可能每次都不同(在1到10之间)
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通过Executor来设计应用程序可以简化开发过程,提高开发效率,并有助于实现并发,在开发中如果需要创建线程可优先考虑使用Executor