java5线程框架Executor的用法举例

java.util.concurrent 与java线程框架有关的类主要都在这个包下。

java.util.concurrent.atomic 包含了不用加锁情况下就能改变值的原子变量。

java.util.concurrent.locks 包包含锁定的工具

Executor 是 java5 下的一个多任务并发执行框架(Doug Lea),可以建立一个类似数据库连接池的线程池来执行任务。这个框架主要由三个接口和其相应的具体类组成。Executor、 ExecutorService 和 ScheduledExecutorService 。

   1、 Executor 接口：是用来执行 Runnable 任务的；它只定义一个方法- execute(Runnable command)；执行 Ruannable 类型的任务。

   2、 ExecutorService 接口： 继承Executor接口，提供了执行Callable任务和中止任务执行的服务。

   3、 ScheduledExecutorService 接口：继承 ExecutorService 接口，提供了按排程执行任务的服务。

   4、 Executors 类：为了方便使用, 建议使用 Executors的工具类来得到 Executor 接口的具体对象。

Executors 类有几个重要的方法，在这里简明一下：

    1、 callable(Runnable task)：      将 Runnable 的任务转化成 Callable 的任务

    2、 newSingleThreadExecutor()：    产生一个 ExecutorService 对象，这个对象只有一个线程可用来执行任务，若任务多于一个，任务将按先后顺序执行。

    3、 newCachedThreadPool()：        产生一个 ExecutorService 对象，这个对象带有一个线程池，线程池的大小会根据需要调整，线程执行完任务后返回线程池，供执行下一次任务使用。

    4、 newFixedThreadPool(int poolSize)：  产生一个 ExecutorService 对象，这个对象带有一个大小为 poolSize 的线程池，若任务数量大于 poolSize ，任务会被放在一个 queue 里顺序执行。

    5、 newSingleThreadScheduledExecutor()： 产生一个 ScheduledExecutorService 对象，这个对象的线程池大小为 1 ，若任务多于一个，任务将按先后顺序执行。

    6、 newScheduledThreadPool(int poolSize)： 产生一个 ScheduledExecutorService 对象，这个对象的线程池大小为 poolSize ，若任务数量大于 poolSize ，任务会在一个 queue 里等待执行 。

 

  有关Executor框架其它类的说明请参看JAVA 5 的 API文档

  下面是几个简单的例子，用以示例Executors中几个主要方法的使用。

1、 Task.java 任务

    2、 SingleThreadExecutorTest.java  单线程执行程序的测试

    3、 CachedThreadPoolTest.java      线程池线程执行程序的测试

    4、 FixedThreadPoolTest.java       线程池线程执行程序的测试(线程数固定)

    5、 DaemonThreadFactory.java       守护线程生成工厂

    6、 MaxPriorityThreadFactory.java  大优先级线程生成工厂

    7、 MinPriorityThreadFactory.java  小优先级线程生成工厂

    8、 ThreadFactoryExecutorTest.java 在自定义线程生成工厂下的测试

 1、 Task.java

package Executor;//可执行任务public class Task implements Runnable {  // 中断信号  volatile boolean stop = false;  // 该任务执行的次数  private int runCount = 0;  // 任务标识  private int taskId;  public Task(int taskId) {    this.taskId = taskId;    System.out.println("Create Task-" + taskId);  }  // 执行任务  public void run() {    while (!stop) {      try {        Thread.sleep(10);      } catch (InterruptedException e) {        System.out.println("Task interrupted...");      }      // 线程运行3次后,中断信号置为true      if (++runCount == 3)        stop = true;      // 输出一些语句      System.out.println("" + Thread.currentThread().toString() + "tttt execute Task-" + taskId + "'s " + runCount          + "th run. ");    }  }}

2、 SingleThreadExecutorTest.java

package Executor;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class SingleThreadExecutorTest {  public static void main(String[] args) {    try {      // 创建一个单线程执行程序      ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();      for (int i =1; i <= 3; i++) {        executorService.execute(new Task(i));      }      executorService.shutdown();    } catch (Exception e) {}  }}

3、 CachedThreadPoolTest.java

package Executor;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class CachedThreadPoolTest{  public static void main(String[] args) {    try {      // 建新线程的线程池，如果之前构造的线程可用则重用它们      ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();      for (int i =1; i <= 4; i++) {        executorService.execute(new Task(i));      }      executorService.shutdown();    } catch (Exception e) {}  }}

 4、 FixedThreadPoolTest.java

package Executor;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class FixedThreadPoolTest {  public static void main(String[] args) {    try {      // 创建固定线程数的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程      ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);      for (int i =1; i <= 5; i++) {        executorService.execute(new Task(i));      }      executorService.shutdown();         } catch (Exception e) {}  }}

 5、 DaemonThreadFactory.java

package Executor;import java.util.concurrent.ThreadFactory;public class DaemonThreadFactory implements ThreadFactory{  //创建一个守护线程  public Thread newThread(Runnable r) {    Thread t = new Thread(r);    t.setDaemon(true);    return t;  }}

6、 MaxPriorityThreadFactory.java

package Executor;import java.util.concurrent.ThreadFactory;public class MaxPriorityThreadFactory implements ThreadFactory{   //创建一个最大优先级的线程  public Thread newThread(Runnable r) {    Thread t = new Thread(r);    //优先级最大、意思是切换到这个线程的概率比其它的低一些    t.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);    return t;  }}

7、MinPriorityThreadFactory.java

package Executor;import java.util.concurrent.ThreadFactory;public class MinPriorityThreadFactory implements ThreadFactory {   //创建一个最小优先级的线程  public Thread newThread(Runnable r) {    Thread t = new Thread(r);    //优先级最小、意思是切换到这个线程的概率比其它的低一些    t.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);    return t;  }}

8、 ThreadFactoryExecutorTest.java

package Executor;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class ThreadFactoryExecutorTest{  public static void main(String[] args) {    try {      // 创建一个单线程执行程序      ExecutorService defaultExecutor = Executors.newCachedThreadPool();      ExecutorService daemonExec = Executors          .newCachedThreadPool(new DaemonThreadFactory());      ExecutorService maxPriorityExecutor = Executors          .newCachedThreadPool(new MaxPriorityThreadFactory());      ExecutorService minPriorityExecutor = Executors          .newCachedThreadPool(new MinPriorityThreadFactory());          //用守护线程执行任务      for (int i = 1; i < 10; i++){        daemonExec.execute(new Task(i));      }           //用其它线程执行任务      for (int j = 10;j <= 20;j++){        if (j == 10)          maxPriorityExecutor.execute(new Task(j));        else if (j == 11)          minPriorityExecutor.execute(new Task(j));        else          defaultExecutor.execute(new Task(j));      }    } catch (Exception e) {}  }}

每问题每线程：在于它没有对已创建线程的数量进行任何限制，除非对客户端能够抛出的请求速率进行限制。

无限制创建线程的缺点：

1.线程生命周期的开销：线程的创建和关闭并不是“免费的”。

2.资源消耗量：活动线程会消耗系统资源，尤其是内存。

3.稳定性。

1 线程池（Thread Pool）

在java中，任务执行的首要抽象不是Thread，而是Executor。

public interface Executor {

    /**

     * Executor只是一个简单的接口，但是他却为一个灵活而且强大的框架创造了基础。

     */

    void execute(Runnable command);

}

这个框架可以用于异步任务执行，而且支持很多不同类型的任务执行策略。它还为任务提交和任务执行之间的解耦提供了标准的方法。另外，还提供了对生命周期的支持以及钩子函数，可以添加诸如统计收集、应用程序管理机制和监视器等扩展。

1.1 创建/关闭

1.newCachedThreadPool

创建可缓存的线程池，多的话回收，少的话增加，没有限制

N2.ewFixedThreadPool(int nThreads) 

创建定长的线程池，每提交一个任务就创建一个线程，直到最大。如果某个以外终止，会补充一个新的

3.newScheduledThreadPool(int corePoolSize) 

定长线程池，而且支持定时的以及周期性的任务执行。相当于timer。

4.newSingleThreadExecutor() 

单线程化的executor，只创建唯一的工作线程来之心吧任务。如果它意外结束，会有另一个取代它。它会保证任务队列所规定的顺序执行。

5.newSingleThreadScheduledExecutor() 

 创建一个单线程执行程序，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。

private static final Executor 

exec=Executors.newFixedThreadPool(100);

ServerSocket socket=new ServerSocket(80);

while(true){

final Socket connection=socket.accept();

Runnable task=new Runnable(){

public void run(){

handleRequest(connection);

}

};

exec.execute(exec);

}

1.2 ExecutorService

线程如果无法正常关闭，则会阻止JVM的结束。线程池中的任务，可能已经完成，可能正在运行，其他还有在队列中等待执行。关闭的时候可能平缓的关闭，到唐突的关闭（拔掉电源）。为了解决生命周期的问题，ExecutorService扩展了Executor，并且添加了一些用于生命周期管理的方法。

public interface ExecutorService extends Executor {

void shutdown();

List<Runnable> shutdownNow();

boolean isShutdown();

boolean isTerminated();

boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)

        throws InterruptedException;

。。。。。

}

可以关闭 ExecutorService，这将导致其拒绝新任务。提供两个方法来关闭 ExecutorService。shutdown() 方法在终止前允许执行以前提交的任务，而 shutdownNow() 方法阻止等待任务启动并试图停止当前正在执行的任务。在终止时，执行程序没有任务在执行，也没有任务在等待执行，并且无法提交新任务。应该关闭未使用的 ExecutorService 以允许回收其资源。 

exec.shutdown();

ExecutorService线程池

java并发编程-Executor框架

1.3 延迟，并且周期性的任务，newScheduledThreadPool

Timer的问题：

1.只能创建唯一的线程来执行所有timer任务。

2.如果一个timerTask很耗时，会导致其他TimerTask的时效准确性出问题

3.如果TimerTask抛出未检查的异常，Timer将会产生无法预料的行为。Timer不会重新恢复。另外一个Timer中的Task出现异常以后，后面再给这个Timer的任务也将会无法执行。

1.4 结合DelayQueue

如果要自己构建调度服务，那还可以考虑使用DelayQueue，它里面的每个对象低耦合一个延迟时间有关联，只有过期以后，DelayQueue才能让你执行take操作获取元素。那么当它里面的对象是FutureTask的时候，就可以构成一个简单的调度队列。

2 Runnable和Future、CallBack

2.1 Runnable

Executor框架让定制一个执行策略变得简单，不过想要使用它，你的任务还必须实现Runnable接口。在许多服务器请求中，都存在一个情况，那就是：单一的客户请求。它能执行一些简单的任务，但是他不能返回一个值或者抛出受检查的异常。

2.2 Callback

很多任务都会引起计算延迟，包括执行数据库查询、从网络上获取资源、进行复杂的计算。这些任务Callback抽象更好。它也可以被Executor框架执行

 

 

Executors包含很多静态方法，可以吧Runnable和PrivilegedAction封装为Callable。

2.3 FutureTask

Runnable和Callable描述的是抽象的计算性任务，这些任务通常是有限的，他们有开始，而且最终会结束。

一个Executor执行的任务有4个周期，创建、提交、开始、完成。由于任务的执行会花很长时间，我们也希望可以取消任务。

Future描述了任务的生命周期，并提供了相关的方法来获得任务的结果、取消任务以及检验任务是否完成还是取消。对应的isDone、isCancelled() 方法，它不能后退，一旦完成，就永远停在完成状态上。用get（等待）获得结果。

 

package Executor; import java.util.concurrent.*;import java.util.*;public class FutureTest { /**       * @param args       * @throws InterruptedException        * @throws ExecutionException        */  public static void main(String[] args) throws InterruptedException,ExecutionException {int threadCounts = 19;// 使用的线程数long sum = 0;ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(threadCounts);List<Callable<Long>> callList = new ArrayList<Callable<Long>>();// 生成很大的ListList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();for (int i = 0; i <= 1000000; i++) {list.add(i);}int len = list.size() / threadCounts;// 平均分割List// List中的数量没有线程数多（很少存在）if (len == 0) {threadCounts = list.size();// 采用一个线程处理List中的一个元素len = list.size() / threadCounts;// 重新平均分割List}for (int i = 0; i < threadCounts; i++) {final List<Integer> subList;if (i == threadCounts - 1) {subList = list.subList(i * len, list.size());} else {subList = list.subList(i * len,len * (i + 1) > list.size() ? list.size() : len* (i + 1));}// 采用匿名内部类实现callList.add(new Callable<Long>() {public Long call() throws Exception {long subSum = 0L;for (Integer i : subList) {subSum += i;}System.out.println("分配给线程："+ Thread.currentThread().getName()+ "那一部分List的整数和为：\tSubSum:" + subSum);return subSum;}});}List<Future<Long>> futureList = exec.invokeAll(callList);for (Future<Long> future : futureList) {sum += future.get();}exec.shutdown();System.out.println(sum);}   }

  

2.4 和Service的结合

Runnable和Callable类都可以通过Service的submit方法提交，并且返回一个Future，它表示这个任务，可以获得该任务的执行结果或者取消它。

另外，可以给为Runnable/Callable显示的实例化一个FutureTask：

Callable pAccount = new PrivateAccount();

FutureTask futureTask = new FutureTask(pAccount);

3 CompletionService

向Executor提交一个批处理任务，并且希望获得结果，那么你将会使用Future，然后不断的调用isDone来检验是否完成，这样太麻烦，还有更好的方法，那就是完成服务，CompletionService。poll方法不会等待，返回null。take方法会等待。

它整合了Executor和BlockingQueue的功能，你可以将Callable任务交给他执行，然后使用类似于队列中的take何poll方法，在结果完整时可用时获得这个结果。ExecutorCompletionService是它的实现类。

它的实现也比较简单，在构造函数中创建一个BlockingQueue，用它保存结果：

private final BlockingQueue<Future<V>> completionQueue;

提交的任务被包装成QueueFuture：

private class QueueingFuture extends FutureTask<Void> {

        QueueingFuture(RunnableFuture<V> task) {

            super(task, null);

            this.task = task;

        }

        protected void done() { completionQueue.add(task); }

        private final Future<V> task;

    }

覆写done方法，将结果置入BlockingQueue。

它与上面获得一堆FutureTask，然后遍历的去get等返回还不一样。它只能一个个获取，代表有一个拿一个。FutureTask的get可能后面的FutureTask都已经好了，可是有一个还没好，那就卡在中间了。