大多數并發都是通過任務執行的方式來實現的。
一般有兩種方式執行任務：串行和并行。
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class SingleThreadWebServer { public static void main(String[] args) throws Exception { ServerSocket socket = new ServerSocket(80); while(true) { Socket conn = socket.accept(); handleRequest(conn); } }}class ThreadPerTaskWebServer { public static void main(String[] args) throws Exception { ServerSocket socket = new ServerSocket(80); while(true) { final Socket conn = socket.accept(); Runnable task = new Runnable() { public void run() { handleRequest(conn); } }; new Thread(task).start(); } }} |
當然上面的這兩種方式都是有問題的。單線程的問題就是并發量會是瓶頸，多線程版本就是無限制的創建線程會導致資源不足問題。
Executor 框架
任務是一組邏輯工作單元，而線程是使任務異步執行的機制。
JDK 提供了 Executor 接口：
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public interface Executor { void execute(Runnable command);} |
雖然 Executor 接口比較簡單，但是卻是異步任務執行框架的基礎，該框架能支持多種不同類型的任務執行策略。它提供了一種標準的方式把任務的提交過程與執行過程進行了解耦。用 Runnable 來代表任務。Executor 的實現提供了對生命周期的支持以及統計信息應用程序管理等機制。
Executor 是基于生產者消費者模式的，提交任務的操作相當于生產者，執行任務的線程相當于消費。
基于 Executor 的 WebServer 例子如下：
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public class TaskExecutorWebServer { private static final int NTHREADS = 100; private static final Executor exec = Executors.newFixedThreadPool(NTHREADS); public static void main(String[] args) throws Exception { ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(80); while (true) { final Socket conn = serverSocket.accept(); Runnable task = new Runnable() { @Override public void run() { handleRequest(conn); } }; exec.execute(task); } }} |
另外可以自己實現 Executor 來控制是并發還是并行的，如下面代碼：
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/** * 執行已提交的 Runnable 任務的對象。 * 此接口提供一種將任務提交與每個任務將如何運行的機制（包括線程使用的細節、調度等）分離開來的方法。 * 通常使用 Executor 而不是顯式地創建線程。 * * * @author renchunxiao * */public class ExecutorDemo { public static void main(String[] args) { Executor executor = new ThreadExecutor(); executor.execute(new Runnable() { @Override public void run() { // do something } }); Executor executor2 = new SerialExecutor(); executor2.execute(new Runnable() { @Override public void run() { // do something } }); }}/** * 創建一個線程來執行 command * * @author renchunxiao * */class ThreadExecutor implements Executor { @Override public void execute(Runnable command) { new Thread(command).start(); }}/** * 串行執行 command * * @author renchunxiao * */class SerialExecutor implements Executor { @Override public void execute(Runnable command) { command.run(); }} |
線程池
線程池就是線程的資源池，可以通過 Executors 中的靜態工廠方法來創建線程池。
- newFixedThreadPool。創建固定長度的線程池，每次提交任務創建一個線程，直到達到線程池的最大數量，線程池的大小不再變化。
- newSingleThreadExecutor。單個線程池。
- newCachedThreadPool。根據任務規模變動的線程池。
- newScheduledThreadPool。創建固定長度的線程池，以延遲或定時的方式來執行任務。
JVM 只有在所有非守護線程全部終止后才會退出，所以，如果無法正確的關閉 Executor，那么 JVM 就無法結束。
為了解決執行服務的生命周期問題，有個擴展 Executor 接口的新接口 ExecutorService。
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public interface ExecutorService extends Executor { void shutdown(); List<Runnable> shutdownNow(); boolean isShutdown(); boolean isTerminated(); boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException; <T> Future<T> submit(Callable<T> task); <T> Future<T> submit(Runnable task, T result); Future<?> submit(Runnable task); <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException; <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException; <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks) throws InterruptedException, ExecutionException; <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;} |
ExecutorService 生命周期有三種狀態：運行、關閉、已終止。ExecutorService 在初始創建時處于運行狀態。shutdown 方法會平緩關閉：不在接受新的任務，并且等待已經執行的任務執行完成(包括那些還未開始的任務)。shutdownNow 方法將粗暴關閉：它將嘗試取消所有運行中的任務，并且不再啟動隊列中尚未開始的任務。所有任務都執行完成后進入到已終止狀態。
Callable 和 Future
Executor 框架使用 Runnable 作為基本的任務表示形式。Runnable 是一種有局限性的抽象，它的 run 方法不能返回值和拋出一個受檢查異常。
許多任務實際上是存在延時的計算，例如數據庫查詢，從網絡獲取資源。對于這些任務，Callable 是更好的抽象，它認為 call 將返回一個值，并且可能拋出異常。
Executor 執行的任務有四個生命周期階段:創建、提交、開始和完成。由于有些任務需要很長時間有可能希望取消，在 Executor 框架當中，已提交未開始的任務可以取消。
Future 表示一個任務的生命周期，并且提供了相應的方法來判斷是否已經完成或取消，以及獲取任務的結果和取消任務等。
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