初讀《Java併發編程的藝術》-第十章：Executor框架 -10.1 Executor框架簡介

在java中，直接使用線程來異步的執行任務，線程的每次建立與銷燬須要必定的計算機資源開銷。每一個任務建立一個線程的話，當任務數量多的時候，則對應的建立銷燬開銷會消耗大量的資源，這種策略最終可能會使處於高負荷狀態的應用崩潰。

Java中的線程，即便工做單元，也是執行機制。從JDK5開始，把工做單元與執行機制分離開來。

• 工做單元：Runnable 和 Callable
• 執行機制：Executor 框架

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1. Executor 框架簡介

1.1 Executor 框架的兩級調度模型

• 在HotSpot VM 的線程模型中，Java線程(java.lang.Thread) 被一對一的映射爲本地操做系統的線程。Java線程的啓動與銷燬都與本地線程同步。操做系統會調度全部線程並將它們分配給可用的CPU。
• 在上層，Java使用多線程的程序，一般會將應用分解爲若干任務，而後使用用戶級別的調度器（Executor框架）將這些任務映射爲對應數量的線程；
• 底層，操做系統會將這些線程映射到硬件處理器上，切下層硬件的調度並不受應用程序的控制。調度模型以下圖

1.2 Executor框架的結構與成員

1. Excutor 框架的結構 -主要由3大部分組成

• 任務

  • Runnable接口（無返回值）
  • Callable<V>接口（有返回值）

• 任務的執行
  執行機制的核心接口-Executor，以及實現Executor接口的ExecutorService,
  Executor框架 中有兩個關鍵類實現了ExecutorService：

  • ThreadPoolExecutor

    線程池的實現類，執行被提交的線程、任務(Callable/Runnable 接口的實現類中的run()方法)

  • ScheduledThreadPoolExecutor

    給定延遲或按期的執行任務(Callable/Runnable 接口的實現類中的run()方法)、命令。比Timer 更加靈活，強大。

• 異步執行的結果（返回值）

  • Future 接口 能夠經過get()方法或者異步執行的結果
  • FutureTask<V>類 （實現了Future接口）

Executor框架的使用:

• 主線程（main線程）建立實現Runnable或者Callable<V> 接口的待執行任務對象。
• Executors能夠將Runnable封裝爲Callable<V> {Executors.callable(Runnable task)/(Runnable task，result)}。
• Runnable接口對象能夠交由ExexutorService執行 {ExecutorService.executor(Runnable r) {無返回值}；或者把Runnable接口對象或Callable<V>接口對象交由ExecutorService執行 {ExecutorService.submit(Runnable r/Callable<V> t) 有返回值 Futrue接口的對象，現階段JDK返回的是FutureTask};
• 最後，主線程（main線程）執行 FutrueTask.get()阻塞，等待任務執行完成，同時獲取返回值。也能夠執行FutureTask.cancel(boolean mayInterruptIfRunning)取消執行（參數表示若是正在執行是否取消）。

2. Executor框架的成員

主要成員： ThreadPoolExecutor（線程池）、ScheduldThreadPoolExecutor、Runnable接口、Future<V>接口、Callable<V>接口 以及 Executors工具類。

1. ThreadPoolExecutor
   一般使用Executors 建立，Executors能夠建立三種類型的ThreadPoolExecutor：SingleThreadExecuto、FixedThreadPool、CachedThreadPool

   • FixedThreadPool 建立固定線程數，適用於限制當前線程數量時，適用於負載較重的服務器。
     Executor建立使用的API：

     public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads);
     public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory);

   • SingleThreadExecutor 建立單個線程，任意時間點不會有多個線程是活動的，適用於須要保證順序執行各任務的時候。
     Executors建立API：

     public static ExecutorService newSingleThreadPool();
     public static ExecutorService newSingleThreadPool(ThreadFactory threadFactory);

   • CachedThreadPool 根據須要建立新線程，大小無界的線程池，適用於執行大量短時間的異步任務時，或負載較輕的服務器。
     Executors建立API：

     public static ExecutorService newCachedThreadPool();
     public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory);

2. ScheduledThreadPoolExecutor
   使用Executors工廠類建立，Executors能夠建立兩種類型的ScheduldThreadPoolExecutor

   • ScheduledThreadPoolExecutor 包含若干個線程，適用於多個線程執行週期任務，同時限制執行的線程數量。
     Executors 建立固定個數線程ScheduledThreadPoolExecutor 的API：

     public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize);
     public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory);

   • SingleThreadScheduledExecutor 之包含一個線程，適用於單個後臺線程執行定時任務，同時保證順序執行各個任務。
     Executors 建立單個線程SingleScheduledExecutor 的API：

     public static ScheduledExecutorService newSingleScheduledExecutor(int corePoolSize);
     public static ScheduledExecutorService newSingleScheduledExecutor(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory);

3. Future 接口
   與其實現類FutureTask用於表示異步計算的結果。Runnable/Callable接口提交（submit）給ThreadPoolExecutor或者ScheduledThreadPoolExecutor時候，返回值爲FutureTask對象、實現類Future接口的對象。

   <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
   <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
   Future<?> submit(Runnable task);

4. Runnable 和Callable 接口
   均可以被線程池執行，Runnable 無返回值，Callable 有返回值。
   Runnable能夠使用工廠類Executors將其封裝爲Callble
   Executors 對應API以下:

   //將返回的Callable對象提交給線程池返回FutureTask對象，調用FutureTask.get()，返回null
   public static Callable<Object> callable(Runnable task);
   
   //同上提交，FutureTask.get()，返回result對象。
   public static Callable<Object> callable(Runnable task, T result);

參考書籍

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《Java併發編程的藝術》 -方騰飛 魏鵬 程曉明 著