Java Executor 框架学习

大多数并发都是通过任务执行的方式来实现的。一般有两种方式执行任务：串行和并行。

class SingleThreadWebServer {  public static void main(String[] args) throws Exception {   ServerSocket socket = new ServerSocket(80);   while(true) {    Socket conn = socket.accept();    handleRequest(conn);   }  } } class ThreadPerTaskWebServer {  public static void main(String[] args) throws Exception {   ServerSocket socket = new ServerSocket(80);   while(true) {    final Socket conn = socket.accept();    Runnable task = new Runnable() {     public void run() {      handleRequest(conn);     }    };    new Thread(task).start();   }  } }

当然上面的这两种方式都是有问题的。单线程的问题就是并发量会是瓶颈，多线程版本就是无限制的创建线程会导致资源不足问题。

Executor 框架

任务是一组逻辑工作单元，而线程是使任务异步执行的机制。

JDK 提供了 Executor 接口：

public interface Executor {     void execute(Runnable command); }

虽然 Executor 接口比较简单，但是却是异步任务执行框架的基础，该框架能支持多种不同类型的任务执行策略。它提供了一种标准的方式把任务的提交过程与执行过程进行了解耦。用 Runnable 来代表任务。Executor 的实现提供了对生命周期的支持以及统计信息应用程序管理等机制。

Executor 是基于生产者消费者模式的，提交任务的操作相当于生产者，执行任务的线程相当于消费。

基于 Executor 的 WebServer 例子如下：

public class TaskExecutorWebServer {  private static final int NTHREADS = 100;  private static final Executor exec = Executors.newFixedThreadPool(NTHREADS);  public static void main(String[] args) throws Exception {   ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(80);   while (true) {    final Socket conn = serverSocket.accept();    Runnable task = new Runnable() {     @Override     public void run() {      handleRequest(conn);     }    };    exec.execute(task);   }  } }

另外可以自己实现 Executor 来控制是并发还是并行的，如下面代码：

/**  * 执行已提交的 Runnable 任务的对象。  * 此接口提供一种将任务提交与每个任务将如何运行的机制（包括线程使用的细节、调度等）分离开来的方法。  * 通常使用 Executor 而不是显式地创建线程。  *  *  * @author renchunxiao  *  */ public class ExecutorDemo {  public static void main(String[] args) {   Executor executor = new ThreadExecutor();   executor.execute(new Runnable() {    @Override    public void run() {     // do something    }   });   Executor executor2 = new SerialExecutor();   executor2.execute(new Runnable() {    @Override    public void run() {     // do something    }   });  } } /**  * 创建一个线程来执行 command  *  * @author renchunxiao  *  */ class ThreadExecutor implements Executor {  @Override  public void execute(Runnable command) {   new Thread(command).start();  } } /**  * 串行执行 command  *  * @author renchunxiao  *  */ class SerialExecutor implements Executor {  @Override  public void execute(Runnable command) {   command.run();  } }

线程池

线程池就是线程的资源池，可以通过 Executors 中的静态工厂方法来创建线程池。

newFixedThreadPool。创建固定长度的线程池，每次提交任务创建一个线程，直到达到线程池的最大数量，线程池的大小不再变化。
newSingleThreadExecutor。单个线程池。
newCachedThreadPool。根据任务规模变动的线程池。
newScheduledThreadPool。创建固定长度的线程池，以延迟或定时的方式来执行任务。

JVM 只有在所有非守护线程全部终止后才会退出，所以，如果无法正确的关闭 Executor，那么 JVM 就无法结束。

为了解决执行服务的生命周期问题，有个扩展 Executor 接口的新接口 ExecutorService。

public interface ExecutorService extends Executor {  void shutdown();  List<Runnable> shutdownNow();  boolean isShutdown();  boolean isTerminated();  boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)   throws InterruptedException;  <T> Future<T> submit(Callable<T> task);  <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);  Future<?> submit(Runnable task);  <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)   throws InterruptedException;  <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,           long timeout, TimeUnit unit)   throws InterruptedException;  <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)   throws InterruptedException, ExecutionException;  <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,      long timeout, TimeUnit unit)   throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; }

ExecutorService 生命周期有三种状态：运行、关闭、已终止。ExecutorService 在初始创建时处于运行状态。shutdown 方法会平缓关闭：不在接受新的任务，并且等待已经执行的任务执行完成(包括那些还未开始的任务)。shutdownNow 方法将粗暴关闭：它将尝试取消所有运行中的任务，并且不再启动队列中尚未开始的任务。所有任务都执行完成后进入到已终止状态。