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java5线程框架Executor的用法举例
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. "); } } } =============== 1 end =============== 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) {} } } =============== 2 end =============== 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) {} } } =============== 3 end =============== 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) {} } } =============== 4 end =============== 5、广州软件开发培训 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; } } =============== 5 end =============== 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; } } =============== 6 end =============== 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; } } =============== 7 end =============== 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http://，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。 /** * @param args * @throws InterruptedException * @throws ExecutionException */ public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 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List List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); for (int i = 0; i <= ; 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。 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。
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