线程框架Executor的用法举例

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。