初读《Java并发编程的艺术》-第十章：Executor框架 -10.1 Executor框架简介

在java中，直接使用线程来异步的执行任务，线程的每次建立与销毁须要必定的计算机资源开销。每一个任务建立一个线程的话，当任务数量多的时候，则对应的建立销毁开销会消耗大量的资源，这种策略最终可能会使处于高负荷状态的应用崩溃。

Java中的线程，即便工做单元，也是执行机制。从JDK5开始，把工做单元与执行机制分离开来。

• 工做单元：Runnable 和 Callable
• 执行机制：Executor 框架

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1. Executor 框架简介

1.1 Executor 框架的两级调度模型

• 在HotSpot VM 的线程模型中，Java线程(java.lang.Thread) 被一对一的映射为本地操做系统的线程。Java线程的启动与销毁都与本地线程同步。操做系统会调度全部线程并将它们分配给可用的CPU。
• 在上层，Java使用多线程的程序，一般会将应用分解为若干任务，而后使用用户级别的调度器（Executor框架）将这些任务映射为对应数量的线程；
• 底层，操做系统会将这些线程映射到硬件处理器上，切下层硬件的调度并不受应用程序的控制。调度模型以下图

1.2 Executor框架的结构与成员

1. Excutor 框架的结构 -主要由3大部分组成

• 任务

  • Runnable接口（无返回值）
  • Callable<V>接口（有返回值）

• 任务的执行
  执行机制的核心接口-Executor，以及实现Executor接口的ExecutorService,
  Executor框架 中有两个关键类实现了ExecutorService：

  • ThreadPoolExecutor

    线程池的实现类，执行被提交的线程、任务(Callable/Runnable 接口的实现类中的run()方法)

  • ScheduledThreadPoolExecutor

    给定延迟或按期的执行任务(Callable/Runnable 接口的实现类中的run()方法)、命令。比Timer 更加灵活，强大。

• 异步执行的结果（返回值）

  • Future 接口 能够经过get()方法或者异步执行的结果
  • FutureTask<V>类 （实现了Future接口）

Executor框架的使用:

• 主线程（main线程）建立实现Runnable或者Callable<V> 接口的待执行任务对象。
• Executors能够将Runnable封装为Callable<V> {Executors.callable(Runnable task)/(Runnable task，result)}。
• Runnable接口对象能够交由ExexutorService执行 {ExecutorService.executor(Runnable r) {无返回值}；或者把Runnable接口对象或Callable<V>接口对象交由ExecutorService执行 {ExecutorService.submit(Runnable r/Callable<V> t) 有返回值 Futrue接口的对象，现阶段JDK返回的是FutureTask};
• 最后，主线程（main线程）执行 FutrueTask.get()阻塞，等待任务执行完成，同时获取返回值。也能够执行FutureTask.cancel(boolean mayInterruptIfRunning)取消执行（参数表示若是正在执行是否取消）。

2. Executor框架的成员

主要成员： ThreadPoolExecutor（线程池）、ScheduldThreadPoolExecutor、Runnable接口、Future<V>接口、Callable<V>接口 以及 Executors工具类。

1. ThreadPoolExecutor
   一般使用Executors 建立，Executors能够建立三种类型的ThreadPoolExecutor：SingleThreadExecuto、FixedThreadPool、CachedThreadPool

   • FixedThreadPool 建立固定线程数，适用于限制当前线程数量时，适用于负载较重的服务器。
     Executor建立使用的API：

     public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads);
     public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory);

   • SingleThreadExecutor 建立单个线程，任意时间点不会有多个线程是活动的，适用于须要保证顺序执行各任务的时候。
     Executors建立API：

     public static ExecutorService newSingleThreadPool();
     public static ExecutorService newSingleThreadPool(ThreadFactory threadFactory);

   • CachedThreadPool 根据须要建立新线程，大小无界的线程池，适用于执行大量短时间的异步任务时，或负载较轻的服务器。
     Executors建立API：

     public static ExecutorService newCachedThreadPool();
     public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory);

2. ScheduledThreadPoolExecutor
   使用Executors工厂类建立，Executors能够建立两种类型的ScheduldThreadPoolExecutor

   • ScheduledThreadPoolExecutor 包含若干个线程，适用于多个线程执行周期任务，同时限制执行的线程数量。
     Executors 建立固定个数线程ScheduledThreadPoolExecutor 的API：

     public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize);
     public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory);

   • SingleThreadScheduledExecutor 之包含一个线程，适用于单个后台线程执行定时任务，同时保证顺序执行各个任务。
     Executors 建立单个线程SingleScheduledExecutor 的API：

     public static ScheduledExecutorService newSingleScheduledExecutor(int corePoolSize);
     public static ScheduledExecutorService newSingleScheduledExecutor(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory);

3. Future 接口
   与其实现类FutureTask用于表示异步计算的结果。Runnable/Callable接口提交（submit）给ThreadPoolExecutor或者ScheduledThreadPoolExecutor时候，返回值为FutureTask对象、实现类Future接口的对象。

   <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
   <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
   Future<?> submit(Runnable task);

4. Runnable 和Callable 接口
   均可以被线程池执行，Runnable 无返回值，Callable 有返回值。
   Runnable能够使用工厂类Executors将其封装为Callble
   Executors 对应API以下:

   //将返回的Callable对象提交给线程池返回FutureTask对象，调用FutureTask.get()，返回null
   public static Callable<Object> callable(Runnable task);
   
   //同上提交，FutureTask.get()，返回result对象。
   public static Callable<Object> callable(Runnable task, T result);

参考书籍

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《Java并发编程的艺术》 -方腾飞 魏鹏 程晓明 著