Executor线程池框架
Posted yuanfei1110111
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Executor线程池框架相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一、要引入Executor线程池框架的原因
1.new Thread()的缺点
（1）每次调用new Thread()都会耗费性能；
（2）通过new Thread()创建的线程缺乏管理，被称为野线程，可以无限制创建，之间相互竞争，会导致过多占用系统资源导致系统瘫痪，以及不能进行定时执行、定期执行、线程中断等。
2.采用线程池的优点
（1）重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳；
（2）可对并发线程进行更好的管理，有效控制并发线程数，提高系统资源使用率，避免过多资源竞争，可进行定时执行、定期执行、线程中断等操作。
二、Executor的概述
Executor框架是在Java5中引入的，其内部使用了线程池机制，在java.util.concurrent包下，通过该框架来控制线程的启动、执行和关闭，可以简化并发编程的操作。因此，在Java5之后，通过Executor来启动线程比使用Thread的start方法更好，除了更易管理，效率更好外，还有关键的一点：有助于避免this逃逸问题：在构造器构造还未彻底完成之前，将自身this引用向外抛出并被其它线程访问，可能会被访问到还未被初始化到的变量，甚至可能会造成更严重的问题。
Executor框架包括：线程池、Executor、Executors、ExecutorService、CompletionService、Future、Callable等。
三、Executors工厂类
通过Executors提供四种线程池，newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newSingleThreadPool、newScheduledThreadPool。
1.public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
创建固定数目线程的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程。示例如下：
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
for (int i=0; i<20; i++) {
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
};
service.execute(r);
}
}
运行结果：总共只会创建5个线程，开始执行五个线程，当五个线程都处于活动状态，再次提交的任务都会加入队列等到其它线程运行结束，当线程处于空闲状态时会被下一个任务复用。
2.public static ExecutorService newCachedThreadPool()
创建一个可缓存的线程池，调用execute将重用以前构造的线程(如果线程可用)，如果当前没有可用线程，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有60s钟未被使用的线程。示例如下：
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i=0; i<100; i++) {
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
};
service.execute(r);
}
}
可以看出缓存线程池大小是不定值，可以创建不同数量的线程，在使用缓存池时，先查看有没有以前创建的线程，如果有，就复用，如果没有，就新建新的加入池中，缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务。
3.public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
创建一个单线程化的Executor，只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序（FIFO/LIFO/优先级）执行，示例如下：
ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();
for (int i=0; i<20; i++) {
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
};
service.execute(r);
}
}
运行结果：只会创建一个线程，当上一个执行完之后才会执行第二个。
4.public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
创建一个支持定时及周期性任务执行的定长线程池，多数情况下可用来代替Timer类，示例如下：
（1）schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)：
ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(5);
for (int i=0; i<20; i++) {
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
};
service.schedule(r, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}
运行结果和newFixedThreadPool类似，不同的是newScheduledThreadPool是延时一定时间之后才执行。
（2）scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)：执行时刻分别为initialDelay、initialDelay+period、initialDelay+period*2，以此类推。
ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(5);
for (int i=0; i<20; i++) {
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
};
service.scheduleAtFixedRate(r, 5000, 3000, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}
（3）scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDealy, long delay, TimeUnit unit)：创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，随后，在任务执行完成后再延迟固定时间后再执行下一次。
ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(5);
for (int i=0; i<20; i++) {
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
};
service.scheduleWithFixedDelay(r, 5000, 3000, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}
四、ExecutorService
public interface ExecutorService extends Executor {
void shutdown(); //顺次地关闭ExecutorService，停止接收新任务，等待所有已经提交的任务执行完毕后，关闭ExecutorService；
List<Runnable> shutdownNow(); //阻止等待任务启动并试图停止当前正在执行的任务，停止接收新的任务，返回处于等待的任务列表；
boolean isTerminated(); //如果关闭后所有任务都已完成，则返回true（除非首先调用shutdown或shutdownNow，否则isTerminated永不为true）；
（其余方法见url）
}
ExecutorService接口继承自Executor接口，它提供了更丰富的实现多线程的方法，比如，可以调用ExecutorService的shutdown方法来平滑地关闭ExecutorService，调用该方法后，将导致ExecutorService停止接收任何新的任务且等待已经提交的任务执行完成（已经提交的任务会分为两类，一类是已经在执行的，另一类是还没有开始执行的），当所有已经提交的任务执行完毕后将会关闭ExecutorService，因此我们一般用该接口来实现和管理多线程。
ExecutorService的生命周期包括三种状态：运行、关闭、终止。创建后便进入运行状态，当调用了shutdown方法时，便进入关闭状态，此时意味着ExecutorService不再接收新的任务，但它还在执行已经提交了的任务，当所有已经提交了的任务执行完成后，便达到终止状态。如果不调用shutdown方法，ExecutorService会一直处于运行状态，不断接收新的任务，服务器一般不需要关闭它，保持一直运行即可。
五、Executor执行Callable任务
在Java5之后，任务分两类：一类是实现了Runnable接口的类，一类是实现了Callable接口的类。两者都可以被ExecutorService执行，但是Runnable任务没有返回值，而Callable任务有返回值。并且Callable的call方法只能通过ExecutorService的submit(Callable task)方法来执行，并且返回一个Future，示例代码如下：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
List<Future<String>> list = new ArrayList<Future<String>>();
// 创建10个任务并执行
for (int i=0; i<10; i++) {
Future<String> future = service.submit(new TaskWithResult(i));
list.add(future);
}
// 遍历任务的结果
for (Future<String> f: list) {
try {
while (!f.isDone()) { //Future返回如果没有完成，则一直循环等待
System.out.println(f.get());
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 启动一次顺序关闭，执行以前提交的任务，但不接收新任务
service.shutdown();
}
}
}
class TaskWithResult implements Callable<String> {
private int id;
public TaskWithResult(int id) {
super();
this.id = id;
}
/**
* 任务的具体执行过程，一旦任务传给ExecutorService的submit方法，
* 则该方法自动在一个线程上执行
*/
@Override
public String call() throws Exception {
System.out.println("call()方法自动被调用！！！ " + Thread.currentThread().getName());
// 该方法的返回结果将被Future的get方法得到
return "call()方法的返回结果是 " + id + " " + Thread.currentThread().getName();
}
}
}
运行结果：summit也是首先选择空闲线程来执行任务，如果没有，才会创建新的线程来执行任务。另外，需要注意：如果Future的返回尚未完成，则get方法会阻塞等待，直到Future完成返回，可以通过调用isDone方法判断Future是否完成了返回。
以上是关于Executor线程池框架的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章