关于ThreadPoolExecutor的源码解读,请参考我的最新博客《ThreadPoolExecutor源码解读》。
Java中的线程即是工作单元也是执行机制,从JDK 5后,工作单元与执行机制被分离。工作单元包括Runnable和Callable,执行机制由JDK 5中增加的java.util.concurrent包中Executor框架提供。
HotSpot VM的线程模型中将java的线程映射为本地操作系统的线程,java线程的启动意味着一个本地操作系统线程的创建,而java线程的终止也就意味着对应的系统线程的回收。
Executor框架主要包含三个部分:
任务:包括Runnable和Callable,其中Runnable表示一个可以异步执行的任务,而Callable表示一个会产生结果的任务
任务的执行:包括Executor框架的核心接口Executor以及其子接口ExecutorService。在Executor框架中有两个关键类ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor实现了ExecutorService接口。
异步计算的结果:包括接口Future和其实现类FutureTask。
下面是对Executor框架中的一些关键接口与类的简介
Executor接口(java.util.concurrent.Executor)
它是Executor的基础与核心,其定义如下:
public interface Executor {
void execute(Runnable command);
}
它包含了一个方法execute,参数为一个Runnable接口引用。
Executor接口将任务的提交与执行分离开来。
ThreadPoolExecutor类(java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor)
它是线程池的核心实现类,用来执行被提交的任务。
它通常由工厂类Executors来创建,Executors可以创建SingleThreadExecutor,FixedThreadPool以及CachedThreadPool等不同的ThreadPoolExecutor。
SingleThreadExecutor使用单线程执行任务,Executors提供的API有如下两个
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor();
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory);
SingleThreadExecutor保证了任务执行的顺序,不会存在多线程活动。
FixedThreadPool是使用固定线程数的线程池,Executors提供的API有如下两个
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads);
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory);
FixedThreadPool满足了资源管理的需求,可以限制当前线程数量。适用于负载较重的服务器环境。
CachedThreadPool是*线程池,Executors提供的API有如下两个
public static ExecutorService newCachedThreadPool();
public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory);
CachedThreadPool适用于执行很多短期异步任务的小程序,适用于负载较轻的服务器。
ScheduledThreadPoolExecutor类(java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor)
它是ThreadPoolExecutor的子类且实现了ScheduledExecutorService接口,它可以在给定的延迟时间后执行命令,或者定期执行命令,它比Timer更强大更灵活。
Executors可以创建的ScheduledThreadPoolExecutor的类型有ScheduledThreadPoolExecutor和SingleThreadScheduledExecutor等
ScheduledThreadPoolExecutor具有固定线程个数,适用于需要多个后台线程执行周期任务,并且为了满足资源管理需求而限制后台线程数量的场景,Executors中提供的API有如下两个:
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize);
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory);
SingleThreadScheduledExecutor具有单个线程,Executors提供的创建API有如下两个:
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor();
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor(ThreadFactory threadFactory);
它适用于单个后台线程执行周期任务,并且保证顺序一致执行的场景。
上述的ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都可以用于执行Runnable与Callable接口的实现类
Future接口(Java.concurrent.Future)
Future代表着提交的任务的计算状态与结果,可以对其进行取消,查询是否取消,查询是否完成,查询结果等操作。
首先来看一下Future接口的定义:
public interface Future<V> { boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning); boolean isCancelled(); boolean isDone(); V get() throws InterruptedException, ExecutionException; V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; }
FutureTask类间接实现了Future接口,它用来表示异步计算的结果。当ThreadPoolExecutor或者ScheduledThreadPoolExecutor执行Runnable接口或者Callable接口的实现类时,它们会返回一个Future接口引用(实现类为FutureTask)。
Runnable接口或者Callable接口的实现类在被上述两者执行的区别是,前者没有返回结果,而后者可以返回结果。Runnable可以通过Executors提供的API(Executors#callable)包装为Callable。
本文参考资料:《Java并发编程的艺术》以及其他网上文档
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下面是一些简单的Demo程序
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors; public class ExecutorTest {
public static void main(String[] args) { Runnable hello = () -> {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(i + " hello");
}
};
Runnable bye = () -> {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(i + " bye");
}
}; Executor executor = Executors.newCachedThreadPool(); executor.execute(hello);
executor.execute(bye); }
}
上面程序使用了两个Runnable任务hello和bye来打印相应语句,程序将会交错打印hello和bye。如果将executor改为SingleThreadExecutor,将会先打印100个"hello",再打印100个"bye"。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future; public class ExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
Random random = new Random();
List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
numbers.add(random.nextInt(100000));
}
int result = calculate(numbers, 3);
System.out.println(result);
} public static int calculate(List<Integer> numbers,int digit) {
List<Callable<Integer>> tasks = new ArrayList<>();
for (Integer x : numbers) {
tasks.add(() -> {
int count=0;
int y=x;
do {
if (y % 10 == digit) {
count++;
}
y /= 10;
} while (y > 0);
return count;
});
}
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
int answer=0;
try {
List<Future<Integer>> results = service.invokeAll(tasks);
for (Future<Integer> result : results) {
try {
answer+=result.get();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return answer;
}
}
上面的程序随机生成了100000个随机数,然后统计这些数字中每个数字10进制中具有多少个数位3的数量和。使用具有10个线程的线程池进行计算,最终通过Future引用对象的结果来统计答案。