Executor框架详解
java的线程既是工作单元,也是执行机制。从jdk5开始,把工作单元与执行机制分离开来。工作单元包括Runnable和Callable,而执行机制由Executor框架提供。这样一来Executor是基于生产者消费者模式的,提交任务的操作相当于生成者,执行任务的线程相 当于消费者。
一、Executor框架的两级调度模型
在HotSpot VM的模型中,JAVA线程被一对一映射为本地操作系统线程。JAVA线程启动时会创建一个本 地操作系统线程,当JAVA线程终止时,对应的操作系统线程也被销毁回收,而操作系统会调度所有线程 并将它们分配给可用的CPU。
在上层,JAVA程序会将应用分解为多个任务,然后使用应用级的调度器(Executor)将这些任务映射成 固定数量的线程;在底层,操作系统内核将这些线程映射到硬件处理器上。
1、从类图上看,Executor接口是异步任务执行框架的基础,该框架能够支持多种不同类型的任务执行策略。Executor接口就提供了一个执行方法,任务是Runnbale类型,不支持Callable类型。
public interface Executor {
void execute(Runnable command);
}
2、ExecutorService接口实现了Executor接口,主要提供了关闭线程池和submit方法:
public interface ExecutorService extends Executor {
List<Runnable> shutdownNow();
boolean isTerminated();
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
}
另外该接口有两个重要的实现类:ThreadPoolExecutor与ScheduledThreadPoolExecutor。其中ThreadPoolExecutor是线程池的核心实现类,用来执行被提交的任务;而 ScheduledThreadPoolExecutor是一个实现类,可以在给定的延迟后运行任务,或者定期执行命令。
在上一篇文章中,我是使用ThreadPoolExecutor来通过给定不同的参数从而创建自己所需的线程池,但是在后面的工作中不建议这种方式,推荐使用Exectuors工厂方法来创建线程池
Executor框架使用示意图
1、主线程首先要创建实现Runnable或者Callable接口的任务对象工具类Executors,可以把一个Runnable对象封装为一个Callable对象(Executors.callable(Runnable task) 或者 Executors.callable(Runnable task,Object resule))。
2、然后可以把Runnable对象直接交给ExecutorService执行(ExecutorService.execute(Runnable command));或者可以把Runnable对象或Callable对象提交给ExecutorService执行(ExecutorService.submit(Runnable task) 或 ExecutorService.submit(Callable task))。
3、如果执行ExecutorService.submit(…),ExecutorService将返回一个实现Future接口的对象(FutureTask)。由于FutureTask实现了Runnable,程序员也可以创建FutureTask,然后直接交给ExecutorService执行。
4、最后,主线程可以执行FutureTask.get()方法来等待任务执行完成。主线程也可以执行FutureTask.cancel(boolean mayInterruptIfRunning)来取消此任务的执行。
Executor框架的实现ThreadPoolExecutor
Executors可以创建3种类型的ThreadPoolExecutor:SingleThreadExecutor、FixedThreadExecutor 和CachedThreadPool
1、SingleThreadExecutor:单线程线程池
ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
我们从源码来看可以知道,单线程线程池的创建也是通过ThreadPoolExecutor,里面的核心线程数和线 程数都是1,并且工作队列使用的是无界队列。由于是单线程工作,每次只能处理一个任务,所以后面所 有的任务都被阻塞在工作队列中,只能一个个任务执行。
2、FixedThreadExecutor:固定大小线程池
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
这个与单线程类似,只是创建了固定大小的线程数量。
3、CachedThreadPool:无界线程池
ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
无界线程池意味着没有工作队列,任务进来就执行,线程数量不够就创建,与前面两个的区别是:空闲 的线程会被回收掉,空闲的时间是60s。这个适用于执行很多短期异步的小程序或者负载较轻的服务 器。