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java并发编程-Executor框架

分类: 文章 • 2023-12-26 11:33:21

Executor框架是指java 5中引入的一系列并发库中与executor相关的一些功能类，其中包括线程池，Executor，Executors，ExecutorService，CompletionService，Future，Callable等。他们的关系为：

java并发编程-Executor框架

并发编程的一种编程方式是把任务拆分为一些列的小任务，即Runnable，然后在提交给一个Executor执行，Executor.execute(Runnalbe)。Executor在执行时使用内部的线程池完成操作。

一、创建线程池

Executors类，提供了一系列工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

创建固定数目线程的线程池。

public static ExecutorService newCachedThreadPool()

创建一个可缓存的线程池，调用execute将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

创建一个单线程化的Executor。

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。

Java代码java并发编程-Executor框架
  1. Executorexecutor=Executors.newFixedThreadPool(10);
  2. Runnabletask=newRunnable(){
  3. @Override
  4. publicvoidrun(){
  5. System.out.println("taskover");
  6. }
  7. };
  8. executor.execute(task);
  10. executor=Executors.newScheduledThreadPool(10);
  11. ScheduledExecutorServicescheduler=(ScheduledExecutorService)executor;
  12. scheduler.scheduleAtFixedRate(task,10,10,TimeUnit.SECONDS);

二、ExecutorService与生命周期

ExecutorService扩展了Executor并添加了一些生命周期管理的方法。一个Executor的生命周期有三种状态，运行，关闭，终止。Executor创建时处于运行状态。当调用ExecutorService.shutdown()后，处于关闭状态，isShutdown()方法返回true。这时，不应该再想Executor中添加任务，所有已添加的任务执行完毕后，Executor处于终止状态，isTerminated()返回true。

如果Executor处于关闭状态，往Executor提交任务会抛出unchecked exception RejectedExecutionException。

Java代码java并发编程-Executor框架
  1. ExecutorServiceexecutorService=(ExecutorService)executor;
  2. while(!executorService.isShutdown()){
  3. try{
  4. executorService.execute(task);
  5. }catch(RejectedExecutionExceptionignored){
  7. }
  8. }
  9. executorService.shutdown();

三、使用Callable，Future返回结果

Future<V>代表一个异步执行的操作，通过get()方法可以获得操作的结果，如果异步操作还没有完成，则，get()会使当前线程阻塞。FutureTask<V>实现了Future<V>和Runable<V>。Callable代表一个有返回值得操作。

Java代码java并发编程-Executor框架
  1. Callable<Integer>func=newCallable<Integer>(){
  2. publicIntegercall()throwsException{
  3. System.out.println("insidecallable");
  4. Thread.sleep(1000);
  5. returnnewInteger(8);
  6. }
  7. };
  8. FutureTask<Integer>futureTask=newFutureTask<Integer>(func);
  9. ThreadnewThread=newThread(futureTask);
  10. newThread.start();
  12. try{
  13. System.out.println("blockinghere");
  14. Integerresult=futureTask.get();
  15. System.out.println(result);
  16. }catch(InterruptedExceptionignored){
  17. }catch(ExecutionExceptionignored){
  18. }

ExecutoreService提供了submit()方法，传递一个Callable，或Runnable，返回Future。如果Executor后台线程池还没有完成Callable的计算，这调用返回Future对象的get()方法，会阻塞直到计算完成。

例子：并行计算数组的和。

Java代码java并发编程-Executor框架
  1. packageexecutorservice;
  3. importjava.util.ArrayList;
  4. importjava.util.List;
  5. importjava.util.concurrent.Callable;
  6. importjava.util.concurrent.ExecutionException;
  7. importjava.util.concurrent.ExecutorService;
  8. importjava.util.concurrent.Executors;
  9. importjava.util.concurrent.Future;
  10. importjava.util.concurrent.FutureTask;
  12. publicclassConcurrentCalculator{
  14. privateExecutorServiceexec;
  15. privateintcpuCoreNumber;
  16. privateList<Future<Long>>tasks=newArrayList<Future<Long>>();
  18. //内部类
  19. classSumCalculatorimplementsCallable<Long>{
  20. privateint[]numbers;
  21. privateintstart;
  22. privateintend;
  24. publicSumCalculator(finalint[]numbers,intstart,intend){
  25. this.numbers=numbers;
  26. this.start=start;
  27. this.end=end;
  28. }
  30. publicLongcall()throwsException{
  31. Longsum=0l;
  32. for(inti=start;i<end;i++){
  33. sum+=numbers[i];
  34. }
  35. returnsum;
  36. }
  37. }
  39. publicConcurrentCalculator(){
  40. cpuCoreNumber=Runtime.getRuntime().availableProcessors();
  41. exec=Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);
  42. }
  44. publicLongsum(finalint[]numbers){
  45. //根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor
  46. for(inti=0;i<cpuCoreNumber;i++){
  47. intincrement=numbers.length/cpuCoreNumber+1;
  48. intstart=increment*i;
  49. intend=increment*i+increment;
  50. if(end>numbers.length)
  51. end=numbers.length;
  52. SumCalculatorsubCalc=newSumCalculator(numbers,start,end);
  53. FutureTask<Long>task=newFutureTask<Long>(subCalc);
  54. tasks.add(task);
  55. if(!exec.isShutdown()){
  56. exec.submit(task);
  57. }
  58. }
  59. returngetResult();
  60. }
  62. /**
  63. *迭代每个只任务，获得部分和，相加返回
  64. *
  65. *@return
  66. */
  67. publicLonggetResult(){
  68. Longresult=0l;
  69. for(Future<Long>task:tasks){
  70. try{
  71. //如果计算未完成则阻塞
  72. LongsubSum=task.get();
  73. result+=subSum;
  74. }catch(InterruptedExceptione){
  75. e.printStackTrace();
  76. }catch(ExecutionExceptione){
  77. e.printStackTrace();
  78. }
  79. }
  80. returnresult;
  81. }
  83. publicvoidclose(){
  84. exec.shutdown();
  85. }
  86. }

Main

Java代码java并发编程-Executor框架
  1. int[]numbers=newint[]{1,2,3,4,5,6,7,8,10,11};
  2. ConcurrentCalculatorcalc=newConcurrentCalculator();
  3. Longsum=calc.sum(numbers);
  4. System.out.println(sum);
  5. calc.close();

四、CompletionService

在刚在的例子中，getResult()方法的实现过程中，迭代了FutureTask的数组，如果任务还没有完成则当前线程会阻塞，如果我们希望任意字任务完成后就把其结果加到result中，而不用依次等待每个任务完成，可以使CompletionService。生产者submit()执行的任务。使用者take()已完成的任务，并按照完成这些任务的顺序处理它们的结果。也就是调用CompletionService的take方法是，会返回按完成顺序放回任务的结果，CompletionService内部维护了一个阻塞队列BlockingQueue，如果没有任务完成，take()方法也会阻塞。修改刚才的例子使用CompletionService：

Java代码java并发编程-Executor框架
  1. publicclassConcurrentCalculator2{
  3. privateExecutorServiceexec;
  4. privateCompletionService<Long>completionService;
  7. privateintcpuCoreNumber;
  9. //内部类
  10. classSumCalculatorimplementsCallable<Long>{
  11. ......
  12. }
  14. publicConcurrentCalculator2(){
  15. cpuCoreNumber=Runtime.getRuntime().availableProcessors();
  16. exec=Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);
  17. completionService=newExecutorCompletionService<Long>(exec);
  20. }
  22. publicLongsum(finalint[]numbers){
  23. //根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor
  24. for(inti=0;i<cpuCoreNumber;i++){
  25. intincrement=numbers.length/cpuCoreNumber+1;
  26. intstart=increment*i;
  27. intend=increment*i+increment;
  28. if(end>numbers.length)
  29. end=numbers.length;
  30. SumCalculatorsubCalc=newSumCalculator(numbers,start,end);
  31. if(!exec.isShutdown()){
  32. completionService.submit(subCalc);
  35. }
  37. }
  38. returngetResult();
  39. }
  41. /**
  42. *迭代每个只任务，获得部分和，相加返回
  43. *
  44. *@return
  45. */
  46. publicLonggetResult(){
  47. Longresult=0l;
  48. for(inti=0;i<cpuCoreNumber;i++){
  49. try{
  50. LongsubSum=completionService.take().get();
  51. result+=subSum;
  52. }catch(InterruptedExceptione){
  53. e.printStackTrace();
  54. }catch(ExecutionExceptione){
  55. e.printStackTrace();
  56. }
  57. }
  58. returnresult;
  59. }
  61. publicvoidclose(){
  62. exec.shutdown();
  63. }
  64. }

五、例子HtmlRender

该例子模拟浏览器的Html呈现过程，先呈现文本，再异步下载图片，下载完毕每个图片即显示，见附件eclipse项目htmlreander包。

所有代码见附件，Eclipse项目。本文参考《Java并发编程实践》。

来自：http://www.iteye.com/topic/366591

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