java并发编程实战第六章笔记

第六章 任务执行

1. Executor框架

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

该框架能支持多种不同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。

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 基于线程池的Web服务器
 * @author cream
 *
 */
public class TaskExecutionWebServer {
	private static final int NTHREADS = 100;
	private static final Executor exec = Executors.newFixedThreadPool(NTHREADS);
	
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		ServerSocket socket = new ServerSocket(80);
		while(true){
			final Socket connection = socket.accept();
			Runnable task = new Runnable() {
				public void run() {
					//处理请求
				}
			};
			exec.execute(task);
		}
	}
}

上述代码，通过使用Executor，将请求处理任务的提交与任务的实际执行解耦。

2. 线程池

线程池的优势： 
1. 通过重用现有的线程而不是创建新线程，可以减少创建和销毁线程的开销 
2. 当请求到来时，由于线程已经存在，可以减少等待时间，从而提高了响应性

可以通过调用Executors中的静态工厂方法之一来创建一个线程池：

newFixedThreadPool：创建一个定长的线程池, 每当提交一个任务就创建一个线程, 直到达到池的最大长度, 这时线程池会保持长度不再变化. （一任务一线程） 

newCachedThreadPool ：创建一个可缓存的线程池, 如果当前线程的长度超过了处理的需要时, 它可以灵活的回收空闲的线程, 当需求增加时, 它可以灵活的增加新的线程, 而并不会对池的长度做任何限制. （缓存线程池） 

newSingleThreadExecutor ：创建一个单线程化的executor, 它只创建唯一的工作者线程来执行任务, 如果这个线程异常结束, 会有另一个取代它, 但是任务会保存在一个queue中等待执行. （多任务一线程） 

newScheduleThreadPool ：创建一个定长的线程池, 而且支持定时的以及周期性执行任务, 类似timer.（定时线程池） 

3.Executor的生命周期

为了解决执行服务的生命周期问题，Executor扩展了ExecutorService接口，添加了生命周期的管理方法

public interface ExecutorService extends Executor {
     void shutdown();
     List<Runnable> shutdownNow();
     boolean isShutdown();
     boolean isTerminated();
     boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
     ....
}

生命周期状态有三种：运行，关闭和已终止。

shuting down（关闭）状态： 
shutdown：将停止接受新的任务, 同时等待已经提交的任务完成, 包括尚未完成的任务 
showdownNow：会启动一个强制的关闭过程, 尝试取消所有运行中的任务和排在队列中尚未开始的任务，并把排队中尚未开始的任务返回。

对于关闭后提交到ExecutorService中的任务, 会被（拒接执行处理器）rejected execution handler处理，它会抛弃任务，或者使得execute方法抛出一个未检查的RejectedExecutionException。

terminated（已终止）状态： 

等所有任务都完成之后，进入terminated状态, 可以调用awaitTermination等待ExecutorService到达终止状态, 也可以轮询检查isTerminated判断是否终止. 通常shutdown会紧随awaitTermination之后, 这样可以产生同步地关闭ExecutorService的效果.

4.携带结果的Future和Callable

Exceutor框架使用Runnable作为最基本的任务形式，但是Runnable有一种很大的局限性，它不能返回一个值或抛出一个受检查的异常。

Callable是一种更好的任务形式，它能返回（call）一个值或者抛出一个异常。

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。

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;
}

get（）方法的行为将取决于任务的状态，如果任务已经完成，那么get会立即返回结果或者抛出一个Exception，如果任务没有完成，那么get将阻塞并直到任务完成。如果任务抛出了异常，那么get将异常封装成ExecutionException并重新抛出，如果任务被取消，那么get抛出CancellationException。如果get抛出了ExecutionException，那么可以通过getCause获得被封装的初始异常。

ExecutorService中的所有submit方法都将返回一个Future，从而将一个Runnable或者Callable任务传递给ExecutorService的submit方法，返回一个Future用于获得任务的执行结果或者取消任务。

5. CompletionService： Executor与BlockingQueue

CompletionService用来将Executor与BlockingQueue进行结合, 将Callable任务提交给它执行, 然后使用类似队列中的take和poll在结果完整时获得这个结果。

public class Test {
    private final ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();

    void renderPage(String source) {
        final List<ImageInfo> imageInfos = scanForImageInfo(source);
        CompletionService<ImageData> service = new ExecutorCompletionService<ImageData>(
                executor);

        for (final ImageInfo imageInfo : imageInfos) {
            service.submit(new Callable<ImageData>() {
                public ImageData call() throws Exception {
                    return imageInfo.downloadImage();
                }
            });
        }

        renderText(source);

        for (int i = 0; i < imageInfos.size(); i++) {
            Future<ImageData> f;
            try {
                f = service.take();
                ImageData imageData = f.get();
                renderImage(imageData);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}