JavaExecutor框架的實例詳解

Java Executor 框架的實例詳解

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大多數并發都是通過任務執行的方式來實現的。

一般有兩種方式執行任務：串行和并行。

class SingleThreadWebServer {
 public static void main(String[] args) throws Exception {
  ServerSocket socket = new ServerSocket(80);
  while(true) {
   Socket conn = socket.accept();
   handleRequest(conn);
  }
 }
}
class ThreadPerTaskWebServer {
 public static void main(String[] args) throws Exception {
  ServerSocket socket = new ServerSocket(80);
  while(true) {
   final Socket conn = socket.accept();
   Runnable task = new Runnable() {
    public void run() {
     handleRequest(conn);
    }
   };
   new Thread(task).start();
  }
 }
}

當然上面的這兩種方式都是有問題的。單線程的問題就是并發量會是瓶頸，多線程版本就是無限制的創建線程會導致資源不足問題。

Executor 框架

任務是一組邏輯工作單元，而線程是使任務異步執行的機制。

JDK 提供了 Executor 接口：

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

雖然 Executor 接口比較簡單，但是卻是異步任務執行框架的基礎，該框架能支持多種不同類型的任務執行策略。它提供了一種標準的方式把任務的提交過程與執行過程進行了解耦。用 Runnable 來代表任務。Executor 的實現提供了對生命周期的支持以及統計信息應用程序管理等機制。

Executor 是基于生產者消費者模式的，提交任務的操作相當于生產者，執行任務的線程相當于消費。

基于 Executor 的 WebServer 例子如下：

public class TaskExecutorWebServer {
 private static final int NTHREADS = 100;
 private static final Executor exec = Executors.newFixedThreadPool(NTHREADS);
 public static void main(String[] args) throws Exception {
  ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(80);
  while (true) {
   final Socket conn = serverSocket.accept();
   Runnable task = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
     handleRequest(conn);
    }
   };
   exec.execute(task);
  }
 }
}

另外可以自己實現 Executor 來控制是并發還是并行的，如下面代碼：

/**
 * 執行已提交的 Runnable 任務的對象。
 * 此接口提供一種將任務提交與每個任務將如何運行的機制（包括線程使用的細節、調度等）分離開來的方法。
 * 通常使用 Executor 而不是顯式地創建線程。
 *
 *
 * @author renchunxiao
 *
 */
public class ExecutorDemo {
 public static void main(String[] args) {
  Executor executor = new ThreadExecutor();
  executor.execute(new Runnable() {
   @Override
   public void run() {
    // do something
   }
  });
  Executor executor2 = new SerialExecutor();
  executor2.execute(new Runnable() {
   @Override
   public void run() {
    // do something
   }
  });
 }
}
/**
 * 創建一個線程來執行 command
 *
 * @author renchunxiao
 *
 */
class ThreadExecutor implements Executor {
 @Override
 public void execute(Runnable command) {
  new Thread(command).start();
 }
}
/**
 * 串行執行 command
 *
 * @author renchunxiao
 *
 */
class SerialExecutor implements Executor {
 @Override
 public void execute(Runnable command) {
  command.run();
 }
}

線程池

線程池就是線程的資源池，可以通過 Executors 中的靜態工廠方法來創建線程池。

newFixedThreadPool。創建固定長度的線程池，每次提交任務創建一個線程，直到達到線程池的最大數量，線程池的大小不再變化。
newSingleThreadExecutor。單個線程池。
newCachedThreadPool。根據任務規模變動的線程池。
newScheduledThreadPool。創建固定長度的線程池，以延遲或定時的方式來執行任務。

JVM 只有在所有非守護線程全部終止后才會退出，所以，如果無法正確的關閉 Executor，那么 JVM 就無法結束。

為了解決執行服務的生命周期問題，有個擴展 Executor 接口的新接口 ExecutorService。

public interface ExecutorService extends Executor {
 void shutdown();
 List<Runnable> shutdownNow();
 boolean isShutdown();
 boolean isTerminated();
 boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
  throws InterruptedException;
 <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
 <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
 Future<?> submit(Runnable task);
 <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
  throws InterruptedException;
 <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
         long timeout, TimeUnit unit)
  throws InterruptedException;
 <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
  throws InterruptedException, ExecutionException;
 <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
     long timeout, TimeUnit unit)
  throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

ExecutorService 生命周期有三種狀態：運行、關閉、已終止。ExecutorService 在初始創建時處于運行狀態。shutdown 方法會平緩關閉：不在接受新的任務，并且等待已經執行的任務執行完成(包括那些還未開始的任務)。shutdownNow 方法將粗暴關閉：它將嘗試取消所有運行中的任務，并且不再啟動隊列中尚未開始的任務。所有任務都執行完成后進入到已終止狀態。

Callable 和 Future

Executor 框架使用 Runnable 作為基本的任務表示形式。Runnable 是一種有局限性的抽象，它的 run 方法不能返回值和拋出一個受檢查異常。

許多任務實際上是存在延時的計算，例如數據庫查詢，從網絡獲取資源。對于這些任務，Callable 是更好的抽象，它認為 call 將返回一個值，并且可能拋出異常。

Executor 執行的任務有四個生命周期階段:創建、提交、開始和完成。由于有些任務需要很長時間有可能希望取消，在 Executor 框架當中，已提交未開始的任務可以取消。

Future 表示一個任務的生命周期，并且提供了相應的方法來判斷是否已經完成或取消，以及獲取任務的結果和取消任務等。

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文章名稱：JavaExecutor框架的實例詳解
當前網址：http://vcdvsql.cn/article32/pdejpc.html

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