第6章 任务执行

如果可运行的线程数量多于可用处理器的数量，那么有引动线程将闲置。大量空闲的线程会占用许多内存，给垃圾回收器带来压力，而且大量线程在竞争CPU资源时还将产生其他的性能开销。

 

任务是一组逻辑工作单元，而线程则是使任务异步执行的机制。我们已经分析了两种通过线程来执行任务的策略，即把所有任务放在单个线程中串行执行，以及将每个任务放在各自的线程中执行。这两种方式都存在一些严格的限制：串行执行的问题在于其糟糕的响应性和吞吐量，而“为每个任务分配一个线程”的问题在于资源管理的复杂性。

在执行策略中定义了任务执行的“What、Where、When、How”等方面，包括

• 在什么（What）线程中执行任务？
• 任务按照什么（What）顺序执行（FIFO、LIFO、优先级）？
• 有多少个（How Many）任务能并发执行？
• 在队列中有多少个（How Many） 任务在等待执行？
• 如果系统由于过载而需要拒绝一个任务，那么应该选择哪一个（Which）任务？另外，如何（How）通知应用程序有任务被拒绝？
• 在执行一个任务之前或之后，应该进行哪些（What）动作？

通过重用现有的线程而不是创建新线程，可以在处理多个请求时分摊在线程创建和销毁过程中产生的巨大开销。另一个额外的好处是，当请求到达时，工作线程通常已经存在，因此不会由于等待创建线程而延迟任务的执行，从而提高了响应性。

ExecutorService的生命周期有3种状态：运行、关闭和已终止。

shutdown方法将执行平缓的关闭过程：不再接受新的任务，同时等待已经提交的任务执行完成——包括那些还未开始执行的任务。shutdownNow方法将执行粗暴的关闭过程：它将尝试取消所有运行中的任务，并且不再启动队列中尚未开始执行的任务。

可以通过两种方法来关闭Web服务器：在程序中调用stop，或者以客户端请求形式向Web服务器发送一个特定格式的HTTP请求。

 Timer存在一些缺陷，因此应该考虑使用ScheduledThreadPoolExecutor来代替它。

Timer在执行所有定时任务时只会创建一个线程。如果某个任务的执行时间垞，那么将破坏其他TimerTask的定时精确性。例如某个周期TimerTask需要每10ms执行一次，而另一个TimerTask需要执行40ms，那么这个周期任务或者在40ms任务执行完成后快速连续地调用4次，或者彻底“丢失”4次调用（取决于它是基于固定速率来调度还是基于固定延时来调度）。线程池能弥补这个缺陷，它可以提供多个线程来执行延时任务和周期任务。

Timer的另一个问题是，如果TimerTask抛出了一个未检查的异常，那么Timer将表现出糟糕的行为。Timer线程并不捕获异常，因此当TimerTask抛出未检查的异常时将终止定时线程。这种情况下，Timer也不会恢复线程的执行，而是会错误地认为整个Timer都被取消了。

Timer支持基于绝对时间而不是相对时间的调度机制，因此任务的执行对系统时钟变化很敏感，而ScheduledThreadPoolExecutor只支持基于相对时间的调度。

Executor执行的任务有4个生命周期阶段：创建、提交、开始和完成。由于有些任务可能要执行很长的时间，因此通常希望能够取消这些任务。在Executor框架中，已提交但尚未开始的任务可以取消，但对于那些已经开始执行的任务，只有当它们能响应中断时，才能取消。取消一个已经完成的任务不会有任何影响。

Future表示一个任务的生命周期，并提供了相应的方法来判断是否已经完成或取消，以及获取任务的结果和取消任务等。在Future规范中包含的隐含意义是，任务的生命周期只能前进，不能后退。

在将Runnable或Callable提交到Executor的过程中，包含了一个安全发布过程，即将Runnable或Callable从提交线程发布到最终执行任务的线程。类似地，在设置Future结果的过程中也包含了一个安全发布，即将这个结果从计算它的线程发布到任务通过get获得它的线程。

当在多个工人之间分配异构的任务时，还有一个问题就是各个任务的大小可能完全不同，如果将两个任务A和B分配给两个工人，但A的执行时间是B的10倍，那么整个过程也只能加速9%。最后，当在多个工人之间分解任务时，还需要一定的任务协调开销：为了使任务分解能提高性能，这种开销不能高于并行性实现的提升。

FutureRenderer使用了两个任务，其中一个负责渲染文本，另一个负责下载图像。如果渲染文本的速度远高于下载图像的速度（可能性很大），那么程序的最终性能与串行执行时的性能差别不大，而代码却变得更复杂了。当使用两个线程时，至多能将速度提高一倍。因此虽然做了许多工作来并发执行异构任务以提高并发度，但从中获得的并发性却是十分有限的。

只有当大量相互独立且同构的任务可以并发进行处理时，才能体现出将程序的工作负载分配到多个任务中带来的真正性能提升。