任务执行（第六章）

任务执行

任务边界：当围绕“任务执行”来设计应用程序时，第一步就是要找出清晰的任务边界。

1.为每一个任务建立一个线程的风险：

1. 线程生命周期的开销很是高：线程的建立于销毁

2. 资源消耗：活跃的线程会消耗系统资源，尤为是内存。若是可运行的线程数量多于可用处理器的数量，那么有些线程将闲置。因此，若是已经拥有足够多的线程使CPU保持忙碌状态，那么建立再多的线程反而会下降性能

3. 稳定性：在可建立线程的数量上存在必定限制，这个闲置值将随平台的不一样而不一样，而且受多个因素闲置。若是破坏了这些限制，那么可能抛出OutOfMemoryError异常

   应该对程序中建立的线程数量进行限制。

2. Executor框架

在Java中，执行任务的主要抽象不是Thread，而是Executor。

public interface Executor {
   	void execute(Runnable command);
}

Executor框架能支持多种不一样类型的任务执行策略，它提供了一种标准的方法将任务的提交过程与执行过程解耦，并用Runnable来表示任务。Executor的实现还提供了对生命周期的支持，以及统计信息收集、应用程序管理机制和性能监视等机制。 Executor基于生产者----消费者模式，提交任务的操做至关于生产者，执行任务的线程至关于消费者。

1. Executor的生命周期

JVM只有在全部（非守护）线程都终止后才会退出，所以，若是Executor没有正确关闭，那么JVM将没法退出。 Executor执行的任务有4个证实周期阶段：建立、提交、开始和完成。已提交但还没有开始的任务能够取消，但对于已经开始执行的任务，只有当他们响应中断时才能取消。 Executor扩展了ExecutorService接口，用于管理生命周期：

//Executor的生命周期有3中运行状态：运行、关闭和已终止。
public interface ExecutorService extends Executor {
	/*shutdown执行平稳的关闭过程：再也不接受新任务，同时等待已提交的任务执行完----包括那些还未开始执行的任务*/
	void shutdown();
    /*shutdownNow将执行粗暴的关闭过程：它将尝试取消全部运行中的任务，而且再也不启动队列中还没有开始执行的任务*/
    List<Runnable> shutdownNow();
    boolean isShutdown();
    boolean isTerminated();
    boolean awaitTermination(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedExecutor;
}

Executor的缺陷：

1. Executor使用Runnable做为基本的任务标志形式，但Runnable中的run()不能返回值也不能抛出异常

3.执行策略

在执行策略中定义了任务执行的“What、Where、When、How”等方面。包括： 1. 在什么（what）线程中执行 2. 任务按照什么顺序（FIFO、LIFO、优先级）执行 3. 有多少个（how many）任务能并发执行 4. 在队列中有多少个（how many）任务等待执行 5. 若是系统因为过载而须要拒绝一个任务，那么应该选择哪个（which）任务？另外如何（how）通知应用程序有任务被拒绝 6. 在执行一个任务以前或以后，应该进行哪些（what）动做

4.线程池

线程池指管理一组同构工做线程的资源池。 能够经过调用Executor中的一些静态函数建立线程池：

1. newFixedThreadPool：建立一个固定长度的线程池，每当提交一个任务时就建立一个线程，直到建立的线程数量达到最大，此后线程的数量不会再变化。若是某个线程因为发生未预期的Exception而结束，那么线程会补充一个新的线程

2. newCachedThreadPool：建立一个可缓存的线程池，若是线程池的规模超过了处理需求，那么将回收空闲的线程，而当需求增长时，则能够添加新的线程，线程池的规模不存在人任何限制

3. newSingleThreadExecutor：单线程的Executor，它建立单个工做者线程来执行任务，若是这个线程异常结束，会建立一个新的线程来代替，其能确保依照任务在队列中的顺序串行序执行

4. new ScheduledThreadPool：建立一个固定长度的线程池，并且以延时或定时的方式来执行顺序

   “在线程池中执行任务”要比“为每一个任务分配一个线程”优点更多。

5.延迟任务与周期任务

Timer类负责管理延迟任务以及周期任务，可是Timer类存在一些缺陷，应该考虑使用ScheduledThreadPool类代替它。 Timer类的缺陷

1. Timer在执行全部定时任务时只会建立一个线程，若是某个任务的延时时间过长，那么将破坏其余TimerTask的定时精确性。

2. 若是TimerTask抛出了一个未受检查的异常，因为Timer线程并不捕获异常，所以Timer将终止线程的执行。

   若是要构建本身的调度服务，那么可使用DelayQueue，它实现了BlockingQueue，并为ScheduledThreadPoolExecutor提供调度功能。DelayQueue管理着一组Delayed对象，每一个Delayed对象都有一个相应的延迟时间：在DelayQueue中，只有某个元素逾期后，才能从DelayQueue中执行take操做，从DelayQueue中返回的对象将根据他们的延迟时间进行排序。

6.Callable与Future

Callable提供了一种相比Runnable更好的抽象：call,call()有返回值（要用Callable表示无返回值的任务，使用Callable<void>），而且容许抛出异常。 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。Future意味着任务的生命周期只能前进，不能后退。 若是任务抛出了异常，那么get将异常封装为ExecutorException并从新抛出，而且能够经过getCause来得到被封装的初始异常，若是任务被取消，那么get将抛出 CancellationException

public interface Callable<V> {
	V call() throws Exception；
}
public interface Future<V> {
	boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    boolean isCancelled();
    boolean isDone();
    V get() throws InterruptedException,ExecutionException，
    		CancellationException;
    V get(long timeOut,TimeUnit unit) throws InterruptedException,ExecutionException，
    		CancellationException,TimeoutException;
}

只有当大量相互独立且同构的任务能够并发处理时，才能体现出将程序的工做负载分配到多个任务中带来的性能提高。