那些年读过的书《Java并发编程实战》和《Java并发编程的艺术》三、任务执行框架—Executor框架小结

《Java并发编程实战》和《Java并发编程的艺术》           Executor框架小结

1、在线程中如何执行任务

（1）任务执行目标：

在正常负载情况下，服务器应用程序要表现出良好的吞吐率和快速的响应性。在负载过载的情况下，应用程序的性能应该是逐渐减低的，而不是直接失败。

要实现高吞吐率和快速的响应，就应该选择清晰的任务边界和明确的任务执行策略。

（2）任务执行策略有：

1）单线程串行执行任务：缺点：无法提高服务器应用程序的吞吐率和快速响应速度

2）根据任务显示创建线程：缺点：无限创建线程太消耗资源；线程的创建和消耗开销高；易造成系统不稳定

3）利用线程池显示创建线程：

2、任务执行框架-Executor框架

早期Java的线程既是工作单元又是执行机制，而从JDK5开始，使用Runnable和Callable表示工作单元（任务）而由Executor框架负责提供任务的执行机制。

            Executor框架封装了多种不同的任务执行策略，实现了任务的提交与任务的执行的解耦，还提供了对线程生命周期的管理的支持等。

任务的表示：Runnable和Callable或者FutureTask

（1）Executor框架类图和Java队列类图

（2）线程池

类	线程池	特点	默认等待队列	适用场景
ThreadPoolExecutor	newFixedThreadPool	创建固定长度的线程池 返回通用的 ThreadPoolExecutor	无界队列LinkedBlockingQueue	适用于为了满足资源管理的需求，而需要限制当前线程数量的场景 适用于负载比较中的服务器
…	newCachedThreadPool	创建可缓存的线程池，空闲线程会被回收掉，线程池规模不受限制（即线程池大小不限制）返回通用的ThreadPoolExecutor	SynchronousQueue	适用于执行很多短期异步任务的小程序或者负载较轻的服务器
…	newSingleThreadExecutor	单线程的Executor，创建当个工作者线程来执行任务。 能确保按照任务队列中的顺序执行任务 返回通用的ThreadPoolExecutor	无界队列LinkedBlockingQueue	适用于需要保证顺序执行各个任务，并且在任意时间点不会有多个线程活动的场景
ScheduleThreadPoolExecutor	newScheduledThreadPool	创建固定的线程池并且以延迟或定时的方式来执行任务 返回ScheduledThreadPoolExecutor	无界阻塞队列DelayQueue	适用于需要多个线程在后台执行周期性任务，同事为了满足资源管理的需求而现在后台线程的数量的应用场景 适用于需要定时执行任务的场景
…	newSingleThreadScheduleThreadPool	创建单个线程以顺序延迟或者定式的方式执行任务 返回ScheduledThreadPoolExecutor	无界阻塞队列DelayQueue	适用于需要单个线程顺序执行周期性任务的场景

（3）Executor的生命周期(ExecutorService的接口)

Executor通过扩展ExecutorService接口新增了执行服务的生命周期管理方法,

ExecutorService的生命周期有3种状态：运行，关闭，已终止

ExecutorService接口方法介绍

方法名称	作用	返回参数	注意事项
shutdown()	关闭服务，执行平缓的的关闭过程，不再接受新的任务，同时等待所有的任务执行完成（包括已提交但未执行的任务）;	void
shutdownNow()	立即关闭，并取消所有任务包括正在执行的和未执行的，然后返回已提交但未执行的任务（不包括那些正在执行被关闭的任务）;	List<Runnable>
isShutdown():	如果此执行程序已关闭，则返回 true	boolean
isTerminated():	如果关闭后所有任务都已完成，则返回 true。注意，除非首先调用 shutdown 或 shutdownNow，否则 isTerminated 永不为 true。	boolean
awaitTermination(long timeout,TimeUnit unit)	等待（阻塞）直到关闭或最长等待时间或发生中断 如果此执行程序终止，则返回 true；如果终止前超时期满，则返回 false	boolean
execute(Runnable )	提交一个 Runnable 任务用于执行	void
submit(Runnable )	提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future。该 Future 的 get 方法在成功完成时将会返回给定的结果。	Future<?>
submit(Callable<T> )	提交一个返回值的任务用于执行，返回一个表示任务的未决结果的 Future。该 Future 的 get 方法在成功完成时将会返回该任务的结果。	Future<T>
invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,long timeout,TimeUnit unit)	执行给定的任务，当所有任务完成或超时期满时（无论哪个首先发生），返回保持任务状态和结果的 Future 列表。返回列表的所有元素的 Future.isDone() 为 true。一旦返回后，即取消尚未完成的任务。 注意，可以正常地或通过抛出异常来终止已完成 任务。如果此操作正在进行时修改了给定的 collection，则此方法的结果是不确定的。	List<Future<T>> 表示任务的 Future 列表，列表顺序与给定任务列表的迭代器所生成的顺序相同。      如果操作未超时，则已完成所有任务。如果确实超时了，则某些任务尚未完成。	注意1：该方法会一直阻塞直到所有任务完成或超时。 注意2:如果确实超时了，则某些任务尚未完成。【那么这些尚未完成的任务应该被系统取消】
invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)	执行给定的任务，当所有任务完成时，返回保持任务状态和结果的 Future 列表。返回列表的所有元素的 Future.isDone() 为 true。     注意，可以正常地或通过抛出异常来终止已完成 任务。如果正在进行此操作时修改了给定的 collection，则此方法的结果是不确定的。	List<Future<T>> 执行给定的任务，当所有任务完成时，返回保持任务状态和结果的 Future 列表。返回列表的所有元素的 Future.isDone() 为 true。     注意，可以正常地或通过抛出异常来终止已完成 任务。如果正在进行此操作时修改了给定的 collection，则此方法的结果是不确定的。	该方法会一直阻塞直到所有任务完成。

（3）ScheduledThreadPoolExecutor实现延迟任务与周期任务

1）比较实现延迟任务与周期任务的两种方法：

类	特点	适用情况
Timer	a.执行所有定时任务时只创建一个线程，任务执行时间过长时破坏其他定时任务的定时精确性 b.不能处理不捕获未处理异常，遇到未检查异常时将终止定时任务，造成“线程泄露” c.基于绝对时间而不是相对时间的调度机制，任务的执行对系统时钟变化很敏感	少用
ScheduledThreadPoolExecutor	能够正确处理执行任务过程中出现的异常 b.基于相对时间的调度	推荐使用

2）如何构建自己的调度服务

使用DelayQueue为ScheduledThreadPoolExecutor提供调度功能。DelayQueue管理者一组Delayed对象，每个Delayed对象都有一个相应的延迟时间，每个Delayed对象逾期后才能从DelayQueue中执行take操作。

3、如何提高程序的并行性？找出同构并发执行任务

（1）任务的表示

Runnable：

Callable:可以返回任务执行的结果

（2）同构任务与异构任务

同构任务：并发执行性能提升少

异构任务：并发执行性能提升多

（3）Future与CompletionService

Future：作为单个计算句柄

CompletionService:作为一组计算的句柄，CompletionService将Executor和BlockingQueue的功能融合在一起。

CopletionService<ImageData> completionService=new ExecutorCompletService(executor);

completionService.submit(callable);

completionService.take();

（4）Future.get()与Future.get(TimeOut,TimeUnit)

Future.get() 任务不设时限

Future.get(TimeOut,TimeUnit)为任务设置时限

（5）Executor.invokeAll(List<Task>,TimeOut,TimeUnit)

将多个任务提交到ExecutorService并获得一组结果。

4、如何终止线程

5、Java中的线程池

6、Java中的并发工具类

7、并发编程实践