Java并发编程实战笔记(5)-任务执行

转载请注明出处 http://www.paraller.com
原文排版地址 点击跳转-任务执行/)

相关知识点

• 大多数并发应用，都是通过任务执行来构造的，通过将任务分成小的工作单元,提供一种自然的事务边界来优化错误恢复过程.
• 任务执行(Task Execution)的重点在于：独立性和明确的任务执行策略

• 无限制创建线程的不足

  • 线程的创建需要时间，消耗大量的运算资源
  • 活跃的线程消耗系统资源，特别是内存；可运行的线程数量多于CPU的数量将会造成闲置，占用内存，大量线程还会引起竞争
  • 稳定性：JVM和Thread构造函数指定的栈大小，以及系统对线程的限制都会造成崩溃。
• future可以设置超时时间。

Note:
32位的机器，限制因素主要是线程栈的地址空间，每个线程维护两个执行栈，一个用于Java代码，一个用于原生代码，通常JVM会默认创建一个复合栈，大概是0.5兆（通过 -Xss或者Thread构造函数来设置），2的32次方除以栈大小，会将线程限制在几万内。

Executor

• 任务是一组逻辑工作单元 ， 而线程则是任务异步执行的机制
• Executor能支持多种不同类型的任务执行策略
• 提供了一种标准的方法将 任务的提交 和 任务的执行 分开，使用Runnable表示任务
• 提供了对生命周期、统计信息收集、程序管理、性能监控的支持。
• 基于生产者-消费者模式，提交任务是生产，执行任务的线程相当于消费者
• 通过不同的 Executor的实现就能改变程序的行为。
• Java类库中，任务执行的主要抽象不是 Thread，而是 Executor

interface Executor{
    void execute(Runnable command);
}

class Demo{
    private final Executor exec = Executors.newFixedThreadPool(100);
    
    void test(){
        // 运行
        Runnable task = new Runnable(){
            public void run(){
                //...
            }
        }
        // 提交
        exec.execute(task);
        
    }
}    

线程池

通过管理一组工作线程的资源池，能够减少创建和销毁的开销（资源层面），并且不需要等待，提高响应性
Executor静态工厂方法提供以下几种资源池：

• newFixedThreadPool: 固定大小，如果线程异常结束会补充
• newCachedThreadPool： 可缓存线程池，少了创建，多了回收
• newSingleThreadExecutor： 单线程，会按照队列中的顺序（可设置）串行执行
• newScheduledThreadPool： 固定大小，能延迟或者定时执行

Executor生命周期

Executor实现通常创建线程执行，JVM只有在所有的非守护线程结束才能关闭，
类库提供了 基于 Executor的 ExecutorService接口

• shutdown: 不接受新任务，等待开始的任务结束
• shutdownNow: 尝试取消所有开始的任务，不再启动尚未开始（可能是已接受的新任务）执行的任务。

interface ExecutorService extends Executor{
    void shutdown();
    List<Runnable> shutdownNow();
    boolean isShutdown();
    ...//
}

生命周期三种状态 运行、关闭、已终止

• ExecutorService关闭后，提交新的任务会抛出 RejectExecutionException
• 所有任务完成会变成已终止状态
• awaitTermination会等待 Executor到达终止状态，并且会立即调用shutdown方法。
• ExecutorService所有submit方法，都会返回一个Future

Timer和ScheduledThreadPoolExecutor

Timer负责管理 延迟任务 和 周期任务；缺陷如下：

• 只会创建一个线程，如果任务耗时过长会影响其他任务
• Timer线程不捕获异常， TimerTask抛出异常整个Timer任务都会取消。

如果要构建自己的调度器，可以使用DelayQueue和ScheduledThreadPoolExecutor组合。

异构任务

• 定义： 不同类型的任务平均分配给每个消费者。当消费者增加，在分配工作和协同工作的时候会存在考验。
• 只有大量相互独立 并且 同构的任务并发处理才能最大限度的提升性能

ExecutorCompletionService

• 一组Future任务，如果需要知道哪些完成了，需要不停的循环每个Future的Get方法，非常繁琐。
• CompletionService 将 Executor 和BlockingQueue 功能融合在一起
• 多个 ExecutorCompletionService 可以共享一个 Executor，

class Demo{
    final ExecutorService executor;

    void test(){
        CompletionService cs = new ExecutorCompletionService(executor); 
        
        for(...){
            cs.submit(new Callable(){
                //...
            });
        }

        for(...){
            // 返回的都是已经计算好结果的Callable
            Future<T> future = cs.take();
            future.get();
        }
    }
}