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java并發(fā)編程

 翼ZYDREAM 2018-11-26

摘要：

       Eexecutor作為靈活且強大的異步執(zhí)行框架，其支持多種不同類型的任務執(zhí)行策略，提供了一種標準的方法將任務的提交過程和執(zhí)行過程解耦開發(fā)，基于生產(chǎn)者-消費者模式，其提交任務的線程相當于生產(chǎn)者，執(zhí)行任務的線程相當于消費者，并用Runnable來表示任務，Executor的實現(xiàn)還提供了對生命周期的支持，以及統(tǒng)計信息收集，應用程序管理機制和性能監(jiān)視等機制。
1.Exexctor簡介
Executor的UML圖：（常用的幾個接口和子類）

Executor：一個接口，其定義了一個接收Runnable對象的方法executor，其方法簽名為executor(Runnable command),
ExecutorService：是一個比Executor使用更廣泛的子類接口，其提供了生命周期管理的方法，以及可跟蹤一個或多個異步任務執(zhí)行狀況返回Future的方法
AbstractExecutorService：ExecutorService執(zhí)行方法的默認實現(xiàn)
ScheduledExecutorService：一個可定時調(diào)度任務的接口
ScheduledThreadPoolExecutor：ScheduledExecutorService的實現(xiàn)，一個可定時調(diào)度任務的線程池
ThreadPoolExecutor：線程池，可以通過調(diào)用Executors以下靜態(tài)工廠方法來創(chuàng)建線程池并返回一個ExecutorService對象：
2.ThreadPoolExecutor構(gòu)造函數(shù)的各個參數(shù)說明
ThreadPoolExecutor方法簽名：
復制代碼
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) //后兩個參數(shù)為可選參數(shù)
復制代碼
參數(shù)說明：
corePoolSize：核心線程數(shù)，如果運行的線程少于corePoolSize，則創(chuàng)建新線程來執(zhí)行新任務，即使線程池中的其他線程是空閑的
maximumPoolSize:最大線程數(shù)，可允許創(chuàng)建的線程數(shù)，corePoolSize和maximumPoolSize設置的邊界自動調(diào)整池大?。?/div>
corePoolSize <運行的線程數(shù)< maximumPoolSize:僅當隊列滿時才創(chuàng)建新線程
corePoolSize=運行的線程數(shù)= maximumPoolSize：創(chuàng)建固定大小的線程池
keepAliveTime:如果線程數(shù)多于corePoolSize,則這些多余的線程的空閑時間超過keepAliveTime時將被終止
unit:keepAliveTime參數(shù)的時間單位
 
workQueue:保存任務的阻塞隊列，與線程池的大小有關(guān)：
  當運行的線程數(shù)少于corePoolSize時，在有新任務時直接創(chuàng)建新線程來執(zhí)行任務而無需再進隊列
  當運行的線程數(shù)等于或多于corePoolSize，在有新任務添加時則選加入隊列，不直接創(chuàng)建線程
  當隊列滿時，在有新任務時就創(chuàng)建新線程
threadFactory:使用ThreadFactory創(chuàng)建新線程，默認使用defaultThreadFactory創(chuàng)建線程
handle:定義處理被拒絕任務的策略，默認使用ThreadPoolExecutor.AbortPolicy,任務被拒絕時將拋出RejectExecutorException
3.Executors：提供了一系列靜態(tài)工廠方法用于創(chuàng)建各種線程池
   newFixedThreadPool:創(chuàng)建可重用且固定線程數(shù)的線程池，如果線程池中的所有線程都處于活動狀態(tài)，此時再提交任務就在隊列中等待，直到有可用線程；如果線程池中的某個線程由于異常而結(jié)束時，線程池就會再補充一條新線程。
方法簽名：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  //使用一個基于FIFO排序的阻塞隊列，在所有corePoolSize線程都忙時新任務將在隊列中等待
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
   newSingleThreadExecutor:創(chuàng)建一個單線程的Executor，如果該線程因為異常而結(jié)束就新建一條線程來繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的任務
方法簽名：
復制代碼
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
   return new FinalizableDelegatedExecutorService
                     //corePoolSize和maximumPoolSize都等于，表示固定線程池大小為1
                        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
復制代碼
   newScheduledThreadPool:創(chuàng)建一個可延遲執(zhí)行或定期執(zhí)行的線程池
方法簽名：
例1：（使用newScheduledThreadPool來模擬心跳機制）
復制代碼
 1 public class HeartBeat {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(5);
 4         Runnable task = new Runnable() {
 5             public void run() {
 6                 System.out.println("HeartBeat.........................");
 7             }
 8         };
 9         executor.scheduleAtFixedRate(task,5,3, TimeUnit.SECONDS);   //5秒后第一次執(zhí)行，之后每隔3秒執(zhí)行一次
10     }
11 }
復制代碼
輸出：
HeartBeat....................... //5秒后第一次輸出
HeartBeat....................... //每隔3秒輸出一個
   newCachedThreadPool:創(chuàng)建可緩存的線程池，如果線程池中的線程在60秒未被使用就將被移除，在執(zhí)行新的任務時，當線程池中有之前創(chuàng)建的可用線程就重      用可用線程，否則就新建一條線程
方法簽名：
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  //使用同步隊列，將任務直接提交給線程
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}
例2：
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public class ThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
     ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();//線程池里面的線程數(shù)會動態(tài)變化，并可在線程線被移除前重用
        for (int i = 1; i <= 3; i ++) {
            final  int task = i;   //10個任務
            //TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            threadPool.execute(new Runnable() {    //接受一個Runnable實例
                public void run() {
                        System.out.println("線程名字： " + Thread.currentThread().getName() +  "  任務名為： "+task);
                }
            });
        }
    }
}
輸出：（為每個任務新建一條線程，共創(chuàng)建了3條線程）
線程名字： pool-1-thread-1 任務名為： 1
線程名字： pool-1-thread-2 任務名為： 2
線程名字： pool-1-thread-3 任務名為： 3
去掉第6行的注釋其輸出如下：（始終重復利用一條線程，因為newCachedThreadPool能重用可用線程）
線程名字： pool-1-thread-1 任務名為： 1
線程名字： pool-1-thread-1 任務名為： 2
線程名字： pool-1-thread-1 任務名為： 3
通過使用Executor可以很輕易的實現(xiàn)各種調(diào)優(yōu)  管理  監(jiān)視  記錄日志和錯誤報告等待。
 
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：運行  關(guān)閉和終止三種狀態(tài)。
 
ExecutorService在初始化創(chuàng)建時處于運行狀態(tài)。
shutdown方法等待提交的任務執(zhí)行完成并不再接受新任務，在完成全部提交的任務后關(guān)閉
shutdownNow方法將強制終止所有運行中的任務并不再允許提交新任務
可以將一個Runnable（如例2）或Callable（如例3）提交給ExecutorService的submit方法執(zhí)行，最終返回一上Futire用來獲得任務的執(zhí)行結(jié)果或取消任務
例3：（任務執(zhí)行完成后并返回執(zhí)行結(jié)果）
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public class CallableAndFuture {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future<String> future = executor.submit(new Callable<String>() {   //接受一上callable實例
            public String call() throws Exception {
                return "MOBIN";
            }
        });
        System.out.println("任務的執(zhí)行結(jié)果："+future.get());
    }
}
輸出：
任務的執(zhí)行結(jié)果：MOBIN
ExecutorCompletionService:實現(xiàn)了CompletionService，將執(zhí)行完成的任務放到阻塞隊列中，通過take或poll方法來獲得執(zhí)行結(jié)果
例4：（啟動10條線程，誰先執(zhí)行完成就返回誰）
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public class CompletionServiceTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);        //創(chuàng)建含10.條線程的線程池
        CompletionService completionService = new ExecutorCompletionService(executor);
        for (int i =1; i <=10; i ++) {
            final  int result = i;
            completionService.submit(new Callable() {
                public Object call() throws Exception {
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(5000));   //讓當前線程隨機休眠一段時間
                    return result;
                }
            });
        }
        System.out.println(completionService.take().get());   //獲取執(zhí)行結(jié)果
    }
}
  
輸出結(jié)果可能每次都不同（在1到10之間）
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通過Executor來設計應用程序可以簡化開發(fā)過程，提高開發(fā)效率，并有助于實現(xiàn)并發(fā)，在開發(fā)中如果需要創(chuàng)建線程可優(yōu)先考慮使用Executor

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