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Java Executor 框架的實例詳解
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。
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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