Java并发编程实践(读书笔记) 任务执行(未完)

任务的定义

大多数并发程序都是围绕任务进行管理的.任务就是抽象和离散的工作单元.

任务的执行策略

1.顺序的执行任务

这种策略的特点是一般只有按顺序处理到来的任务.一次只能处理一个任务,后来其它任务都要等待处理.响应性很糟糕,吞吐量低.系统资源利用率低.

2.显示的为任务创建线程

为每个任务创建对应一个线程,响应快,系统资源利用路高.缺点是资源消耗量大,如果有大量任务要执行的话,系统迟早会因为无限制创建过多的线程而造成内存耗尽.特别当创建的线程数量远远大于系统的CPU核数,由于每一个核同一时刻只能执行一个线程,所以系统要执行很多不必要的线程上下文切换,造成资源大量浪费.

3.Executor框架

Executor接口本身很简单,就一个execute方法.但是由Executor这个接口衍生出来的类,功能非常强大.可以这么认为,Executor框架这是线程管理的工具.可以对线程的生命周期和执行策略进行管理.

Executor接口

public interface Executor {

    void execute(Runnable command);

}

Executor框架是靠ThreadPoolExecutor实现的,简单理解为是一个线程池.其实是通过线程池和一个阻塞队列BlockingQueue<Runnable>对线程进行管理.

页面渲染器实例

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该实例要实现2个任务,第一是渲染文本(速度快),第二个是渲染图片(速度慢).渲染图片的时候要先下载图片才能渲染.

1.第一种方式:顺序执行页面渲染

public class SingleThreadRenderer {

    public void renderPage(CharSequence source) {

        renderText(source);// 处理文本，速度快

        List<ImageData> imageData = new ArrayList<>();

        for (ImageInfo info : scanForImageInfo(source)) {

            imageData.add(info.downloadImage());// 下载图片，速度慢

        }

        for (ImageData data : imageData) {

            renderImage(data);// 处理图片

        }

    }

}

这种实现方式简单,但是缺点也很明显,就是渲染文本和渲染图片不能并发执行,CPU利用率低.

2.第二种方式:使用Future实现页面渲染器

Future可以持有异步并发线程的执行结果,Executors可以对线程执行并发操作.

public class FutureRenderer {

    private final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(Runtime
            .getRuntime().availableProcessors());

    public void renderPage(CharSequence source) {
        final List<ImageInfo> imageInfos = scanForImageInfo(source);

        Callable<List<ImageData>> task = new Callable<List<ImageData>>() {
            public List<ImageData> call() throws Exception {
                List<ImageData> imageData = new ArrayList<>();
                for (ImageInfo info : imageInfos) {
                    imageData.add(info.downloadImage());// 下载图片，速度慢
                }
                return imageData;
            }
        };

        Future<List<ImageData>> f = exec.submit(task);
        //渲染图片的线程正在执行的同时处理文本任务
        renderText(source);// 处理文本，速度快

        try {
            List<ImageData> imageDatas = f.get();

            for (ImageData data : imageDatas) {
                renderImage(data);// 处理图片
            }
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

这种执行策略仍旧有局限性,这是由于并行运行异类任务并不会获得好的性能.只有大量相互独立的且同类的任务进行并发处理,才能获得真正性能提升.

3.第三种方式:使用CompletionService的页面渲染器

public class CompletionServiceRenderer {
    private final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(Runtime
            .getRuntime().availableProcessors());

    public void renderPage(CharSequence source) {

        final List<ImageInfo> imageInfos = scanForImageInfo(source);

        CompletionService<ImageData> completionService = new ExecutorCompletionService<>(
                exec);

        for (final ImageInfo info : imageInfos) {
            Callable<ImageData> task = new Callable<ImageData>() {
                public ImageData call() throws Exception {
                    return info.downloadImage();
                }
            };
            completionService.submit(task);
        }

        renderText(source);// 处理文本，速度快

        for (int i = 0; i < imageInfos.size(); i++) {
            try {
                Future<ImageData> future = completionService.take();
                ImageData imageData = future.get();
                renderImage(imageData);// 处理图片

            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }

        }

    }
}

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这种方式不用等下载所有图片才处理,而是每下载一张图片就处理,实现了很好的并发行.

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