Java併發編程實戰筆記(5)-任務執行

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相關知識點

• 大多數併發應用，都是經過任務執行來構造的，經過將任務分紅小的工做單元,提供一種天然的事務邊界來優化錯誤恢復過程.
• 任務執行(Task Execution)的重點在於：獨立性和明確的任務執行策略

• 無限制建立線程的不足

  • 線程的建立須要時間，消耗大量的運算資源
  • 活躍的線程消耗系統資源，特別是內存；可運行的線程數量多於CPU的數量將會形成閒置，佔用內存，大量線程還會引發競爭
  • 穩定性：JVM和Thread構造函數指定的棧大小，以及系統對線程的限制都會形成崩潰。
• future能夠設置超時時間。

Note:
32位的機器，限制因素主要是線程棧的地址空間，每一個線程維護兩個執行棧，一個用於Java代碼，一個用於原生代碼，一般JVM會默認建立一個複合棧，大概是0.5兆（經過 -Xss或者Thread構造函數來設置），2的32次方除以棧大小，會將線程限制在幾萬內。

Executor

• 任務是一組邏輯工做單元 ， 而線程則是任務異步執行的機制
• Executor能支持多種不一樣類型的任務執行策略
• 提供了一種標準的方法將 任務的提交 和 任務的執行 分開，使用Runnable表示任務
• 提供了對生命週期、統計信息收集、程序管理、性能監控的支持。
• 基於生產者-消費者模式，提交任務是生產，執行任務的線程至關於消費者
• 經過不一樣的 Executor的實現就能改變程序的行爲。
• Java類庫中，任務執行的主要抽象不是 Thread，而是 Executor

interface Executor{
    void execute(Runnable command);
}

class Demo{
    private final Executor exec = Executors.newFixedThreadPool(100);
    
    void test(){
        // 運行
        Runnable task = new Runnable(){
            public void run(){
                //...
            }
        }
        // 提交
        exec.execute(task);
        
    }
}

線程池

經過管理一組工做線程的資源池，可以減小建立和銷燬的開銷（資源層面），而且不須要等待，提升響應性
Executor靜態工廠方法提供如下幾種資源池：

• newFixedThreadPool: 固定大小，若是線程異常結束會補充
• newCachedThreadPool： 可緩存線程池，少了建立，多了回收
• newSingleThreadExecutor： 單線程，會按照隊列中的順序（可設置）串行執行
• newScheduledThreadPool： 固定大小，能延遲或者定時執行

Executor生命週期

Executor實現一般建立線程執行，JVM只有在全部的非守護線程結束才能關閉，
類庫提供了 基於 Executor的 ExecutorService接口

• shutdown: 不接受新任務，等待開始的任務結束
• shutdownNow: 嘗試取消全部開始的任務，再也不啓動還沒有開始（多是已接受的新任務）執行的任務。

interface ExecutorService extends Executor{
    void shutdown();
    List<Runnable> shutdownNow();
    boolean isShutdown();
    ...//
}

生命週期三種狀態 運行、關閉、已終止

• ExecutorService關閉後，提交新的任務會拋出 RejectExecutionException
• 全部任務完成會變成已終止狀態
• awaitTermination會等待 Executor到達終止狀態，而且會當即調用shutdown方法。
• ExecutorService全部submit方法，都會返回一個Future

Timer和ScheduledThreadPoolExecutor

Timer負責管理 延遲任務 和 週期任務；缺陷以下：

• 只會建立一個線程，若是任務耗時過長會影響其餘任務
• Timer線程不捕獲異常， TimerTask拋出異常整個Timer任務都會取消。

若是要構建本身的調度器，能夠使用DelayQueue和ScheduledThreadPoolExecutor組合。

異構任務

• 定義： 不一樣類型的任務平均分配給每一個消費者。當消費者增長，在分配工做和協同工做的時候會存在考驗。
• 只有大量相互獨立 而且 同構的任務併發處理才能最大限度的提高性能

ExecutorCompletionService

• 一組Future任務，若是須要知道哪些完成了，須要不停的循環每一個Future的Get方法，很是繁瑣。
• CompletionService 將 Executor 和BlockingQueue 功能融合在一塊兒
• 多個 ExecutorCompletionService 能夠共享一個 Executor，

class Demo{
    final ExecutorService executor;

    void test(){
        CompletionService cs = new ExecutorCompletionService(executor); 
        
        for(...){
            cs.submit(new Callable(){
                //...
            });
        }

        for(...){
            // 返回的都是已經計算好結果的Callable
            Future<T> future = cs.take();
            future.get();
        }
    }
}