任務執行（第六章）

任務執行

任務邊界：當圍繞「任務執行」來設計應用程序時，第一步就是要找出清晰的任務邊界。

1.爲每一個任務建立一個線程的風險：

1. 線程生命週期的開銷很是高：線程的建立於銷燬

2. 資源消耗：活躍的線程會消耗系統資源，尤爲是內存。若是可運行的線程數量多於可用處理器的數量，那麼有些線程將閒置。因此，若是已經擁有足夠多的線程使CPU保持忙碌狀態，那麼建立再多的線程反而會下降性能

3. 穩定性：在可建立線程的數量上存在必定限制，這個閒置值將隨平臺的不一樣而不一樣，而且受多個因素閒置。若是破壞了這些限制，那麼可能拋出OutOfMemoryError異常

   應該對程序中建立的線程數量進行限制。

2. Executor框架

在Java中，執行任務的主要抽象不是Thread，而是Executor。

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

Executor框架能支持多種不一樣類型的任務執行策略，它提供了一種標準的方法將任務的提交過程與執行過程解耦，並用Runnable來表示任務。Executor的實現還提供了對生命週期的支持，以及統計信息收集、應用程序管理機制和性能監視等機制。 Executor基於生產者----消費者模式，提交任務的操做至關於生產者，執行任務的線程至關於消費者。

1. Executor的生命週期

JVM只有在全部（非守護）線程都終止後纔會退出，所以，若是Executor沒有正確關閉，那麼JVM將沒法退出。 Executor執行的任務有4個證實週期階段：建立、提交、開始和完成。已提交但還沒有開始的任務能夠取消，但對於已經開始執行的任務，只有當他們響應中斷時才能取消。 Executor擴展了ExecutorService接口，用於管理生命週期：

//Executor的生命週期有3中運行狀態：運行、關閉和已終止。
public interface ExecutorService extends Executor {
	/*shutdown執行平穩的關閉過程：再也不接受新任務，同時等待已提交的任務執行完----包括那些還未開始執行的任務*/
	void shutdown();
    /*shutdownNow將執行粗暴的關閉過程：它將嘗試取消全部運行中的任務，而且再也不啓動隊列中還沒有開始執行的任務*/
    List<Runnable> shutdownNow();
    boolean isShutdown();
    boolean isTerminated();
    boolean awaitTermination(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedExecutor;
}

Executor的缺陷：

1. Executor使用Runnable做爲基本的任務標誌形式，但Runnable中的run()不能返回值也不能拋出異常

3.執行策略

在執行策略中定義了任務執行的「What、Where、When、How」等方面。包括： 1. 在什麼（what）線程中執行 2. 任務按照什麼順序（FIFO、LIFO、優先級）執行 3. 有多少個（how many）任務能併發執行 4. 在隊列中有多少個（how many）任務等待執行 5. 若是系統因爲過載而須要拒絕一個任務，那麼應該選擇哪個（which）任務？另外如何（how）通知應用程序有任務被拒絕 6. 在執行一個任務以前或以後，應該進行哪些（what）動做

4.線程池

線程池指管理一組同構工做線程的資源池。 能夠經過調用Executor中的一些靜態函數建立線程池：

1. newFixedThreadPool：建立一個固定長度的線程池，每當提交一個任務時就建立一個線程，直到建立的線程數量達到最大，此後線程的數量不會再變化。若是某個線程因爲發生未預期的Exception而結束，那麼線程會補充一個新的線程

2. newCachedThreadPool：建立一個可緩存的線程池，若是線程池的規模超過了處理需求，那麼將回收空閒的線程，而當需求增長時，則能夠添加新的線程，線程池的規模不存在人任何限制

3. newSingleThreadExecutor：單線程的Executor，它建立單個工做者線程來執行任務，若是這個線程異常結束，會建立一個新的線程來代替，其能確保依照任務在隊列中的順序串行序執行

4. new ScheduledThreadPool：建立一個固定長度的線程池，並且以延時或定時的方式來執行順序

   「在線程池中執行任務」要比「爲每一個任務分配一個線程」優點更多。

5.延遲任務與週期任務

Timer類負責管理延遲任務以及週期任務，可是Timer類存在一些缺陷，應該考慮使用ScheduledThreadPool類代替它。 Timer類的缺陷

1. Timer在執行全部定時任務時只會建立一個線程，若是某個任務的延時時間過長，那麼將破壞其餘TimerTask的定時精確性。

2. 若是TimerTask拋出了一個未受檢查的異常，因爲Timer線程並不捕獲異常，所以Timer將終止線程的執行。

   若是要構建本身的調度服務，那麼可使用DelayQueue，它實現了BlockingQueue，併爲ScheduledThreadPoolExecutor提供調度功能。DelayQueue管理着一組Delayed對象，每一個Delayed對象都有一個相應的延遲時間：在DelayQueue中，只有某個元素逾期後，才能從DelayQueue中執行take操做，從DelayQueue中返回的對象將根據他們的延遲時間進行排序。

6.Callable與Future

Callable提供了一種相比Runnable更好的抽象：call,call()有返回值（要用Callable表示無返回值的任務，使用Callable<void>），而且容許拋出異常。 Future表示一個任務的生命週期，並提供了相應的方法來判斷是否已經完成或取消，以及獲取任務的結果和取消任務等。Future意味着任務的生命週期只能前進，不能後退。 若是任務拋出了異常，那麼get將異常封裝爲ExecutorException並從新拋出，而且能夠經過getCause來得到被封裝的初始異常，若是任務被取消，那麼get將拋出 CancellationException

public interface Callable<V> {
	V call() throws Exception；
}
public interface Future<V> {
	boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    boolean isCancelled();
    boolean isDone();
    V get() throws InterruptedException,ExecutionException，
    		CancellationException;
    V get(long timeOut,TimeUnit unit) throws InterruptedException,ExecutionException，
    		CancellationException,TimeoutException;
}

只有當大量相互獨立且同構的任務能夠併發處理時，才能體現出將程序的工做負載分配到多個任務中帶來的性能提高。