Executor框架

概述：

• Eexecutor做爲靈活且強大的異步執行框架，其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過程和執行過程解耦開發
• 基於生產者-消費者模式，其提交任務的線程至關於生產者，執行任務的線程至關於消費者，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的UML圖：

• Executor：一個接口，其定義了一個接收Runnable對象的方法executor，其方法簽名爲executor(Runnable command),
• ExecutorService：是一個比Executor使用更普遍的子類接口，其提供了生命週期管理的方法，以及可跟蹤一個或多個異步任務執行情況返回Future的方法
• AbstractExecutorService：ExecutorService執行方法的默認實現
• ScheduledExecutorService：一個可定時調度任務的接口
• ScheduledThreadPoolExecutor：ScheduledExecutorService的實現，一個可定時調度任務的線程池
• ThreadPoolExecutor：線程池，能夠經過調用Executors如下靜態工廠方法來建立線程池並返回一個ExecutorService對象

阿里發佈的 Java開發手冊中強制線程池不容許使用 Executors 去建立，而是經過 ThreadPoolExecutor 的方式，這樣的處理方式讓寫的同窗更加明確線程池的運行規則，規避資源耗盡的風險

參數說明：

• corePoolSize：核心線程數，若是運行的線程少於corePoolSize，則建立新線程來執行新任務，即便線程池中的其餘線程是空閒的
• maximumPoolSize:最大線程數，可容許建立的線程數，corePoolSize和maximumPoolSize設置的邊界自動調整池大小：
• corePoolSize <運行的線程數< maximumPoolSize:僅當隊列滿時才建立新線程
• corePoolSize=運行的線程數= maximumPoolSize：建立固定大小的線程池
• keepAliveTime:若是線程數多於corePoolSize,則這些多餘的線程的空閒時間超過keepAliveTime時將被終止
• unit:keepAliveTime參數的時間單位
•  workQueue:保存任務的阻塞隊列，與線程池的大小有關：
•   當運行的線程數少於corePoolSize時，在有新任務時直接建立新線程來執行任務而無需再進隊列
•   當運行的線程數等於或多於corePoolSize，在有新任務添加時則選加入隊列，不直接建立線程
•   當隊列滿時，在有新任務時就建立新線程
• threadFactory:使用ThreadFactory建立新線程，默認使用defaultThreadFactory建立線程
• handle:定義處理被拒絕任務的策略，默認使用ThreadPoolExecutor.AbortPolicy,任務被拒絕時將拋出RejectExecutorException

newFixedThreadPool

• 建立可重用且固定線程數的線程池，若是線程池中的全部線程都處於活動狀態，此時再提交任務就在隊列中等待，直到有可用線程
• 若是線程池中的某個線程因爲異常而結束時，線程池就會再補充一條新線程

newSingleThreadExecutor

• 建立一個單線程的Executor，若是該線程由於異常而結束就新建一條線程來繼續執行後續的任務

newScheduledThreadPool

• 建立一個可延遲執行或按期執行的線程池
• 使用newScheduledThreadPool來模擬心跳機制

newCachedThreadPool

• 建立可緩存的線程池，若是線程池中的線程在60秒未被使用就將被移除
• 在執行新的任務時，當線程池中有以前建立的可用線程就重用可用線程，不然就新建一條線程

Executor的生命週期

• ExecutorService提供了管理Eecutor生命週期的方法
• ExecutorService的生命週期包括了：運行  關閉和終止三種狀態

• ExecutorService在初始化建立時處於運行狀態。

  shutdown方法等待提交的任務執行完成並再也不接受新任務，在完成所有提交的任務後關閉

  shutdownNow方法將強制終止全部運行中的任務並再也不容許提交新任務

ExecutorCompletionService

• 實現了CompletionService，將執行完成的任務放到阻塞隊列中，經過take或poll方法來得到執行結果

• 輸出結果：

關注點1 ：線程池大小

• 線程池有兩個線程數的設置，一個爲核心池線程數，一個爲最大線程數。
• 在建立了線程池後，默認狀況下，線程池中並無任何線程，等到有任務來才建立線程去執行任務，除非調用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法
• 當建立的線程數等於 corePoolSize 時，會加入設置的阻塞隊列。當隊列滿時，會建立線程執行任務直到線程池中的數量等於maximumPoolSize

關注點2 ：適當的阻塞隊列

• java.lang.IllegalStateException: Queue full
• 方法 拋出異常 返回特殊值 一直阻塞 超時退出
• 插入方法 add(e) offer(e) put(e) offer(e,time,unit)
• 移除方法 remove() poll() take() poll(time,unit)
• 檢查方法 element() peek() 不可用 不可用
• ArrayBlockingQueue ：一個由數組結構組成的有界阻塞隊列。
• LinkedBlockingQueue ：一個由鏈表結構組成的有界阻塞隊列。
• PriorityBlockingQueue ：一個支持優先級排序的無界阻塞隊列。
• DelayQueue： 一個使用優先級隊列實現的無界阻塞隊列。
• SynchronousQueue： 一個不存儲元素的阻塞隊列。
• LinkedTransferQueue： 一個由鏈表結構組成的無界阻塞隊列。
• LinkedBlockingDeque： 一個由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列。

關注點3 ：明確拒絕策略

• ThreadPoolExecutor.AbortPolicy: 丟棄任務並拋出RejectedExecutionException異常。 (默認)
• ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丟棄任務，可是不拋出異常。
• ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務，而後從新嘗試執行任務（重複此過程）
• ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由調用線程處理該任務

說明：Executors 各個方法的弊端：

• 1）newFixedThreadPool 和 newSingleThreadExecutor:
  • 主要問題是堆積的請求處理隊列可能會耗費很是大的內存，甚至 OOM。
• 2）newCachedThreadPool 和 newScheduledThreadPool:
  • 主要問題是線程數最大數是 Integer.MAX_VALUE，可能會建立數量很是多的線程，甚至 OOM。