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。