Executor框架

Posted 2023-02-03 tonydandelion2014

《Java并发编程的艺术》读书笔记系列文章

思维导图

关键知识点

背景介绍

• Java 的线程既是工作单元，也是执行机制。
• 从 JDK 5 开始，把工作单元与执行机制分离开来。
• 工作单元包括 Runnable 和 Callable，而执行机制由 Executor 框架提供。

Executor框架

两级调度模型

HotSpot VM 的线程模型中

• 底层，Java 线程（java.lang.Thread）被一一映射为 操作系统线程。
  • Java 线程启动时，创建一个本地操作系统线程。
  • Java 线程终止时，这个操作系统线程也会被回收。
• 上层，Java 多线程程序把 应用 分解为 若干个任务。
  • Executor 框架将这些 任务 映射为固定数量的 Java线程。
  • 整体过程就是，应用 被分解为 任务 再被映射为 Java线程。
• 总结，上层的调度通过 Executor 框架控制，下层的调度由操作系统内核控制。应用 被分解为 任务 再被映射为 Java线程，最后被映射为操作系统线程。

结构与成员

框架结构

Executor 框架主要由 3 大部分组成如下：

• 任务的内容：包括被执行任务需要实现的接口，Runnable 接口或 Callable 接口。
• 任务的执行：Executor，以及继承自 Executor 的 ExecutorService 接口。Executor 框架有两个关键类实现了 ExecutorService 接口（ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor）。
• 执行的结果：接口 Future 和实现 Future 接口的 FutureTask 类。
  
  Executor的框架结构如图所示，执行结果分解如下：

Step 0

• 主线程首先要创建实现 Runnable 或者 Callable 接口的任务对象。
• 工具类 Executors 有两个方案把一个 Runnable 对象封装为一个 Callable 对象：Executors.callable(Runnable task) 或者 Executors.callable(Runnable task，Object resule))。

Step 1
把 Runnable 对象直接交给 ExecutorService 执行

• execute方式：ExecutorService.execute(Runnable command))
• submit方式：把 Runnable 对象或 Callable 对象提交给 ExecutorService 执行
  • Executor-Service.submit(Runnable task)
  • ExecutorService.submit(Callable<T> task))
  • ExecutorService.submit()返回一个实现 Future 接口的对象（到目前为止的 JDK 中，返回的是 FutureTask 对象）。
  • 由于 FutureTask 实现了 Runnable，也可以创建 FutureTask，然后直接交给 ExecutorService 执行。
  • 主线程执行 FutureTask.get() 方法来等待任务完成。
  • 主线程执行 FutureTask.cancel(boolean mayInterruptIfRunning) 来取消此任务执行。

框架成员

ThreadPoolExecutor

使用工厂类 Executors 来创建，分三种类型。

• FixedThreadPool，使用固定线程数的线程池。适用于需要限制当前线程数量的应用场景（资源管理有需求），它适用于负载比较重的服务器。
• 使用单个线程，