java并发编程-Executor框架

来源:互联网 发布:基础数据 英文 编辑:程序博客网 时间:2024/03/29 04:45

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(intnThreads)

创建固定数目线程的线程池。

public static ExecutorServicenewCachedThreadPool()

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 ExecutorServicenewSingleThreadExecutor()

创建一个单线程化的Executor。

public static ScheduledExecutorServicenewScheduledThreadPool(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。

Java代码  收藏代码
  1. Executor executor Executors.newFixedThreadPool(10);  
  2. Runnable task new Runnable()  
  3.     @Override  
  4.     public void run()  
  5.         System.out.println("task over");  
  6.      
  7. };  
  8. executor.execute(task);  
  9.   
  10. executor Executors.newScheduledThreadPool(10);  
  11. ScheduledExecutorService scheduler (ScheduledExecutorServiceexecutor;  
  12. scheduler.scheduleAtFixedRate(task, 1010TimeUnit.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 exceptionRejectedExecutionException。

Java代码  收藏代码
  1. ExecutorService executorService (ExecutorService) executor;  
  2. while (!executorService.isShutdown())  
  3.     try  
  4.         executorService.execute(task);  
  5.     catch (RejectedExecutionException ignored)  
  6.           
  7.      
  8.  
  9. executorService.shutdown();  

 三、使用Callable,Future返回结果

Future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实现了Future和Runable。Callable代表一个 有返回值得操作。

Java代码  收藏代码
  1. Callable func new Callable(){  
  2.     public Integer call() throws Exception  
  3.         System.out.println("inside callable");  
  4.         Thread.sleep(1000);  
  5.         return new Integer(8);  
  6.             
  7. };        
  8. FutureTask futureTask  new FutureTask(func);  
  9. Thread newThread new Thread(futureTask);  
  10. newThread.start();  
  11.   
  12. try  
  13.     System.out.println("blocking here");  
  14.     Integer result futureTask.get();  
  15.     System.out.println(result);  
  16. catch (InterruptedException ignored)  
  17. catch (ExecutionException ignored)  
  18.  

 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。

Java代码  收藏代码
  1. package executorservice;  
  2.   
  3. import java.util.ArrayList;  
  4. import java.util.List;  
  5. import java.util.concurrent.Callable;  
  6. import java.util.concurrent.ExecutionException;  
  7. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
  8. import java.util.concurrent.Executors;  
  9. import java.util.concurrent.Future;  
  10. import java.util.concurrent.FutureTask;  
  11.   
  12. public class ConcurrentCalculator  
  13.   
  14.     private ExecutorService exec;  
  15.     private int cpuCoreNumber;  
  16.     private List> tasks new ArrayList>();  
  17.   
  18.     // 内部类  
  19.     class SumCalculator implements Callable  
  20.         private int[] numbers;  
  21.         private int start;  
  22.         private int end;  
  23.   
  24.         public SumCalculator(final int[] numbers, int start, int end)  
  25.             this.numbers numbers;  
  26.             this.start start;  
  27.             this.end end;  
  28.          
  29.   
  30.         public Long call() throws Exception  
  31.             Long sum 0l;  
  32.             for (int start; end; i++)  
  33.                 sum += numbers[i];  
  34.              
  35.             return sum;  
  36.          
  37.      
  38.   
  39.     public ConcurrentCalculator()  
  40.         cpuCoreNumber Runtime.getRuntime().availableProcessors();  
  41.         exec Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);  
  42.      
  43.   
  44.     public Long sum(final int[] numbers)  
  45.         // 根据CPU核心个数拆分任务,创建FutureTask并提交到Executor  
  46.         for (int 0cpuCoreNumber; i++)  
  47.             int increment numbers.length cpuCoreNumber 1 
  48.             int start increment i;  
  49.             int end increment increment;  
  50.             if (end numbers.length)  
  51.                 end numbers.length;  
  52.             SumCalculator subCalc new SumCalculator(numbers, start, end);  
  53.             FutureTask task new FutureTask(subCalc);  
  54.             tasks.add(task);  
  55.             if (!exec.isShutdown())  
  56.                 exec.submit(task);  
  57.              
  58.          
  59.         return getResult();  
  60.      
  61.   
  62.       
  63.     public Long getResult()  
  64.         Long result 0l;  
  65.         for (Future task tasks)  
  66.             try  
  67.                 // 如果计算未完成则阻塞  
  68.                 Long subSum task.get();  
  69.                 result += subSum;  
  70.             catch (InterruptedException e)  
  71.                 e.printStackTrace();  
  72.             catch (ExecutionException e)  
  73.                 e.printStackTrace();  
  74.              
  75.          
  76.         return result;  
  77.      
  78.   
  79.     public void close()  
  80.         exec.shutdown();  
  81.      
  82.  

 Main

Java代码  收藏代码
  1. int[] numbers new int[] 123456781011 };  
  2. ConcurrentCalculator calc new ConcurrentCalculator();  
  3. Long sum calc.sum(numbers);  
  4. System.out.println(sum);  
  5. 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:

Java代码  收藏代码
  1. public class ConcurrentCalculator2  
  2.   
  3.     private ExecutorService exec;  
  4.     private CompletionService completionService;  
  5.   
  6.   
  7.     private int cpuCoreNumber;  
  8.   
  9.     // 内部类  
  10.     class SumCalculator implements Callable  
  11.         ......  
  12.      
  13.   
  14.     public ConcurrentCalculator2()  
  15.         cpuCoreNumber Runtime.getRuntime().availableProcessors();  
  16.         exec Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);  
  17.         completionService new ExecutorCompletionService(exec);  
  18.   
  19.   
  20.      
  21.   
  22.     public Long sum(final int[] numbers)  
  23.         // 根据CPU核心个数拆分任务,创建FutureTask并提交到Executor  
  24.         for (int 0cpuCoreNumber; i++)  
  25.             int increment numbers.length cpuCoreNumber 1 
  26.             int start increment i;  
  27.             int end increment increment;  
  28.             if (end numbers.length)  
  29.                 end numbers.length;  
  30.             SumCalculator subCalc new SumCalculator(numbers, start, end);   
  31.             if (!exec.isShutdown())  
  32.                 completionService.submit(subCalc);  
  33.   
  34.   
  35.              
  36.               
  37.          
  38.         return getResult();  
  39.      
  40.   
  41.       
  42.     public Long getResult()  
  43.         Long result 0l;  
  44.         for (int 0cpuCoreNumber; i++)              
  45.             try  
  46.                 Long subSum completionService.take().get();  
  47.                 result += subSum;             
  48.             catch (InterruptedException e)  
  49.                 e.printStackTrace();  
  50.             catch (ExecutionException e)  
  51.                 e.printStackTrace();  
  52.              
  53.          
  54.         return result;  
  55.      
  56.   
  57.     public void close()  
  58.         exec.shutdown();  
  59.      
  60. }
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