java并发编程-Executor框架+Future

Executor框架是指java 5中引入的一系列并发库中与executor相关的一些功能类，其中包括线程池，Executor，Executors，ExecutorService，CompletionService，Future，Callable等。他们的关系为：

并发编程的一种编程方式是把任务拆分为一些列的小任务，即Runnable，然后在提交给一个Executor执行，Executor.execute(Runnalbe) 。Executor在执行时使用内部的线程池完成操作。

一、创建线程池

Executors类，提供了一系列工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

创建固定数目线程的线程池。

public static ExecutorService newCachedThreadPool()

创建一个可缓存的线程池，调用execute 将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

创建一个单线程化的Executor。

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。

Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(10); Runnable task = new Runnable() {     @Override    public void run() {         System.out.println("task over");     } }; executor.execute(task);   executor = Executors.newScheduledThreadPool(10); ScheduledExecutorService scheduler = (ScheduledExecutorService) executor; scheduler.scheduleAtFixedRate(task, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);

二、ExecutorService与生命周期

ExecutorService扩展了Executor并添加了一些生命周期管理的方法。一个Executor的生命周期有三种状态，运行 ，关闭 ，终止 。Executor创建时处于运行状态。当调用ExecutorService.shutdown()后，处于关闭状态，isShutdown()方法返回true。这时，不应该再想Executor中添加任务，所有已添加的任务执行完毕后，Executor处于终止状态，isTerminated()返回true。

如果Executor处于关闭状态，往Executor提交任务会抛出unchecked exception RejectedExecutionException。

ExecutorService executorService = (ExecutorService) executor; while (!executorService.isShutdown()) {     try {         executorService.execute(task);     } catch (RejectedExecutionException ignored) {               } } executorService.shutdown();

三、使用Callable，Future返回结果

Future<V>代表一个异步执行的操作，通过get()方法可以获得操作的结果，如果异步操作还没有完成，则，get()会使当前线程阻塞。FutureTask<V>实现了Future<V>和Runable<V>。Callable代表一个有返回值得操作。

Callable<Integer> func = new Callable<Integer>(){     public Integer call() throws Exception {         System.out.println("inside callable");         Thread.sleep(1000);         return new Integer(8);     }        };       FutureTask<Integer> futureTask  = new FutureTask<Integer>(func); Thread newThread = new Thread(futureTask); newThread.start();   try {     System.out.println("blocking here");     Integer result = futureTask.get();     System.out.println(result); } catch (InterruptedException ignored) { } catch (ExecutionException ignored) { }

ExecutoreService提供了submit()方法，传递一个Callable，或Runnable，返回Future。如果Executor后台线程池还没有完成Callable的计算，这调用返回Future对象的get()方法，会阻塞直到计算完成。

例子：并行计算数组的和。

package executorservice;   import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Future; import java.util.concurrent.FutureTask;   public class ConcurrentCalculator {       private ExecutorService exec;     private int cpuCoreNumber;     private List<Future<Long>> tasks = new ArrayList<Future<Long>>();       // 内部类     class SumCalculator implements Callable<Long> { private int[] numbers; private int start; private int end;   public SumCalculator(final int[] numbers, int start, int end) {     this.numbers = numbers;     this.start = start;     this.end = end; }   public Long call() throws Exception {     Long sum = 0l;     for (int i = start; i < end; i++) { sum += numbers[i];     }     return sum; }     }       public ConcurrentCalculator() { cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors(); exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);     }       public Long sum(final int[] numbers) { // 根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {     int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;     int start = increment * i;     int end = increment * i + increment;     if (end > numbers.length) end = numbers.length;     SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);     FutureTask<Long> task = new FutureTask<Long>(subCalc);     tasks.add(task);     if (!exec.isShutdown()) { exec.submit(task);     } } return getResult();     }       /**      * 迭代每个只任务，获得部分和，相加返回      *       * @return      */    public Long getResult() { Long result = 0l; for (Future<Long> task : tasks) {     try { // 如果计算未完成则阻塞 Long subSum = task.get(); result += subSum;     } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace();     } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace();     } } return result;     }       public void close() { exec.shutdown();     } }int[] numbers = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11 }; ConcurrentCalculator calc = new ConcurrentCalculator(); Long sum = calc.sum(numbers); System.out.println(sum); calc.close();

四、CompletionService

在刚在的例子中，getResult()方法的实现过程中，迭代了FutureTask的数组，如果任务还没有完成则当前线程会阻塞，如果我们希望任意字任务完成后就把其结果加到result中，而不用依次等待每个任务完成，可以使CompletionService。生产者submit()执行的任务。使用者take()已完成的任务，并按照完成这些任务的顺序处理它们的结果 。也就是调用CompletionService的take方法是，会返回按完成顺序放回任务的结果，CompletionService内部维护了一个阻塞队列BlockingQueue，如果没有任务完成，take()方法也会阻塞。修改刚才的例子使用CompletionService：

 public class ConcurrentCalculator2 {  private ExecutorService exec;  private CompletionService<Long> completionService;  private int cpuCoreNumber;  // 内部类  class SumCalculator implements Callable<Long> {      ......  }  public ConcurrentCalculator2() {      cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();      exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);      completionService = new ExecutorCompletionService<Long>(exec);  }  public Long sum(final int[] numbers) {      // 根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor      for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {          int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;          int start = increment * i;          int end = increment * i + increment;          if (end > numbers.length)              end = numbers.length;          SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);           if (!exec.isShutdown()) {              completionService.submit(subCalc);          }                 }      return getResult();  }  /**   * 迭代每个只任务，获得部分和，相加返回   *    * @return   */ public Long getResult() {      Long result = 0l;      for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {                      try {              Long subSum = completionService.take().get();              result += subSum;                     } catch (InterruptedException e) {              e.printStackTrace();          } catch (ExecutionException e) {              e.printStackTrace();          }      }      return result;  }  public void close() {      exec.shutdown();  }