ThreadPoolExecutor相关类的分析

 一：ThreadPoolExecutor  

        从 Java 5 开始，Java 提供了自己的线程池。线程池就是一个线程的容器，每次只执行额定数量的线程java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor 就是这样的线程池。它很灵活，但使用起来也比较复杂。 首先是构造函数。以最简单的构造函数为例：

public　ThreadPoolExecutor( 　　

int　corePoolSize, 　　

int　maximumPoolSize, 　　

long　keepAliveTime, 　　

TimeUnit　unit, 　　

BlockingQueue<Runnable>　workQueue) 　 　

看起来挺复杂的。这里介绍一下。

corePoolSize 指的是保留的线程池大小。

maximumPoolSize 指的是线程池的最大大小。

keepAliveTime 指的是空闲线程结束的超时时间。

unit 是一个枚举，表示 keepAliveTime 的单位。

workQueue 表示存放任务的队列。

    可以从线程池的工作过程中了解这些参数的意义。线程池的工作过程如下：

1 、线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过，就算队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。

2 、当调用 execute() 方法添加一个任务时，线程池会做如下判断：

　a. 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；

　b. 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize，那么将这个任务放入队列。

　c. 如果这时候队列满了，而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize，那么还是要创建线程运行这个任务；

　d. 如果队列满了，而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，那么线程池会抛出异常，告诉调用者“我不能再接受任务了”。

3 、当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。

4 、当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于 corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。

　   这样的过程说明，并不是先加入任务就一定会先执行。假设队列大小为 10，corePoolSize 为 3，maximumPoolSize 为 6，那么当加入 20 个任务时，执行的顺序就是这样的：首先执行任务 1、2、3，然后任务 4~13 被放入队列。这时候队列满了，任务 14、15、16 会被马上执行，而任务 17~20 则会抛出异常。最终顺序是：1、2、3、14、15、16、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13。下面是一个线程池使用的例子：

public　static　void　main(String[]　args)　{ 　　

  BlockingQueue<Runnable>　queue　=　new　  LinkedBlockingQueue<Runnable>(); 　　

  ThreadPoolExecutor　executor　=　new　ThreadPoolExecutor(3,　6,　1,　TimeUnit.DAYS,　  queue); 　　

for　(int　i　=　0;　i　<　20;　i++)　{ 　　

executor.execute(new　Runnable()　{ 　　

  public　void　run()　{ 　　

    try　{ 　　

         Thread.sleep(1000); 　　

    }　catch　(InterruptedException　e)　{ 　　

    e.printStackTrace(); 　　

    } 　　

      System.out.println(String.format("thread　%d　finished",　this.hashCode())); 　　

 } 　　

}); 　　

} 　 　

executor.shutdown(); 　　

} 　

对这个例子的说明如下：

1、BlockingQueue 只是一个接口，常用的实现类有 LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue。用 LinkedBlockingQueue 的好处在于没有大小限制。这样的话，因为队列不会满，所以 execute() 不会抛出异常，而线程池中运行的线程数也永远不会超过 corePoolSize 个，keepAliveTime 参数也就没有意义了。

2、shutdown() 方法不会阻塞。调用 shutdown() 方法之后，主线程就马上结束了，而线程池会继续运行直到所有任务执行完才会停止。如果不调用 shutdown() 方法，那么线程池会一直保持下去，以便随时添加新的任务。

　　 到这里对于这个线程池还只是介绍了一小部分。ThreadPoolExecutor 具有很强的可扩展性，不过扩展它的前提是要熟悉它的工作方式。 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor 类提供了丰富的可扩展性。你可以通过创建它的子类来自定义它的行为。例如，我希望当每个任务结束之后打印一条消息，但我又无法修改任务对象，那么我可以这样写： 除了 afterExecute 方法之外，ThreadPoolExecutor 类还有 beforeExecute() 和 terminated() 方法可以重写，分别是在任务执行之前和整个线程池停止之后执行。

　 　除了可以添加任务执行前后的动作之外， ThreadPoolExecutor 还允许你自定义当添加任务失败后的执行策略。你可以调用线程池的 setRejectedExecutionHandler() 方法，用自定义的 RejectedExecutionHandler 对象替换现有的策略。 ThreadPoolExecutor 提供 4 个现有的策略，分别是：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：表示拒绝任务并抛出异常

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：表示拒绝任务但不做任何动作

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：表示拒绝任务，并在调用者的线程中直接执行该任务

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：表示先丢弃任务队列中的第一个任务，然后把这个任务加进队列。

这里是一个例子：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(size, maxSize, 1, TimeUnit.DAYS, queue);

executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());

除此之外，你也可以通过实现 RejectedExecutionHandler 接口来编写自己的策略。下面是一个例子：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 1, TimeUnit.SECONDS, queue,
new RejectedExecutionHandler() {
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
System.out.println(String.format("Task %d rejected.", r.hashCode()));
}
}

);

 二：ThreadPoolExecutor 实现的接口 Executer

          看jdk的javadoc，ThreadPoolExecutor实现了两个接口：Executer,ExecuterService，注意， ExecuterService继承了 Executer， 看看javadoc对 Executer的描述 ：

public interface Executor

执行已提交的 Runnable 任务的对象。此接口提供一种将任务提交与每个任务将如何运行的机制（包括线程使用的细节、调度等）分离开来的方法。通常使用 Executor 而不是显式地创建线程。例如，可能会使用以下方法，而不是为一组任务中的每个任务调用

new Thread(new(RunnableTask())).start()：
 Executor executor = anExecutor;
 executor.execute(new RunnableTask1());
 executor.execute(new RunnableTask2());
 ...
 不过，Executor 接口并没有严格地要求执行是异步的。在最简单的情况下，执行程序可以在调用者的线程中立即运行已提交的任务：
 class DirectExecutor implements Executor {
     public void execute(Runnable r) {
         r.run();
     }
 }

更常见的是，任务是在某个不是调用者线程的线程中执行的。以下执行程序将为每个任务生成一个新线程。
 class ThreadPerTaskExecutor implements Executor {
     public void execute(Runnable r) {
         new Thread(r).start();
     }
 }

        许多 Executor 实现都对调度任务的方式和时间强加了某种限制。以下执行程序使任务提交与第二个执行程序保持连续，这说明了一个复合执行程序。
 class SerialExecutor implements Executor {
     final Queue<Runnable> tasks = new ArrayDeque<Runnable>();
     final Executor executor;
     Runnable active;
     SerialExecutor(Executor executor) {
         this.executor = executor;
     }
     public synchronized void execute(final Runnable r) {
         tasks.offer(new Runnable() {
             public void run() {
                 try {
                     r.run();
                 } finally {
                     scheduleNext();
                 }
             }
         });
         if (active == null) {
             scheduleNext();
         }
     }

     protected synchronized void scheduleNext() {
         if ((active = tasks.poll()) != null) {
             executor.execute(active);
         }
     }
 }

            此包中提供的 Executor 实现实现了 ExecutorService，这是一个使用更广泛的接口。ThreadPoolExecutor 类提供一个可扩展的线程池实现。Executors 类为这些 Executor 提供了便捷的工厂方法。

三：ThreadPoolExecutor 实现的接口 ExecutorService

public interface ExecutorService extends Executor

          ExecutorService 提供了管理终止的方法，以及可为跟踪一个或多个异步任务执行状况而生成 Future 的方法。 可以关闭 ExecutorService，这将导致其拒绝新任务。提供两个方法来关闭 ExecutorService。shutdown() 方法在终止前允许执行以前提交的任务，而 shutdownNow() 方法阻止等待任务启动并试图停止当前正在执行的任务。在终止时，执行程序没有任务在执行，也没有任务在等待执行，并且无法提交新任务。应该关闭未使用的 ExecutorService 以允许回收其资源。
       通过创建并返回一个可用于取消执行和/或等待完成的 Future，方法 submit 扩展了基本方法 Executor.execute(java.lang.Runnable)。方法 invokeAny 和 invokeAll 是批量执行的最常用形式，它们执行任务 collection，然后等待至少一个，或全部任务完成（可使用 ExecutorCompletionService 类来编写这些方法的自定义变体）。 Executors 类提供了用于此包中所提供的执行程序服务的工厂方法。

用法示例
下面给出了一个网络服务的简单结构，这里线程池中的线程作为传入的请求。它使用了预先配置的 Executors.newFixedThreadPool(int) 工厂方法：
 class NetworkService implements Runnable {
    private final ServerSocket serverSocket;
    private final ExecutorService pool;

    public NetworkService(int port, int poolSize)
        throws IOException {
      serverSocket = new ServerSocket(port);
      pool = Executors.newFixedThreadPool(poolSize);
    }
    public void run() { // run the service
      try {
        for (;;) {
          pool.execute(new Handler(serverSocket.accept()));
        }
      } catch (IOException ex) {
        pool.shutdown();
      }
    }
  }
  class Handler implements Runnable {
    private final Socket socket;
    Handler(Socket socket) { this.socket = socket; }
    public void run() {
      // read and service request on socket
    }
 }
 下列方法分两个阶段关闭 ExecutorService。第一阶段调用 shutdown 拒绝传入任务，然后调用 shutdownNow（如有必要）取消所有遗留的任务：
 void shutdownAndAwaitTermination(ExecutorService pool) {
   pool.shutdown(); // Disable new tasks from being submitted
   try {
     // Wait a while for existing tasks to terminate
     if (!pool.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {
       pool.shutdownNow(); // Cancel currently executing tasks
       // Wait a while for tasks to respond to being cancelled
       if (!pool.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS))
           System.err.println("Pool did not terminate");
     }
   } catch (InterruptedException ie) {
     // (Re-)Cancel if current thread also interrupted
     pool.shutdownNow();
     // Preserve interrupt status
     Thread.currentThread().interrupt();
   }
 }
 内存一致性效果：线程中向 ExecutorService 提交 Runnable 或 Callable 任务之前的操作 happen-before 由该任务所提取的所有操作，后者依次 happen-before 通过 Future.get() 获取的结果。

 

 

四：异步任务 Future接口

        一般情况下，调用线程池的execute方法执行的任务都是不需要返回结果的，但是在某些情况下，我们可能需要执行异步的任务，就是提交一个任务，然后我做自己的事情，不管它，一会儿我再查看这个任务返回的结果，那么这个时候，就要用到异步任务,异步任务都实现了Future接口。

        它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并获取计算的结果。计算完成后只能使用 get 方法来获取结果，如有必要，计算完成前可以阻塞此方法。取消则由 cancel 方法来执行。还提供了其他方法，以确定任务是正常完成还是被取消了。一旦计算完成，就不能再取消计算。如果为了可取消性而使用 Future 但又不提供可用的结果，则可以声明 Future<?> 形式类型、并返回 null 作为底层任务的结果。
用法示例（注意，下列各类都是构造好的。）
 interface ArchiveSearcher { String search(String target); }
 class App {
   ExecutorService executor = ...
   ArchiveSearcher searcher = ...
   void showSearch(final String target)
       throws InterruptedException {
     Future<String> future
       = executor.submit(new Callable<String>() {
         public String call() {
             return searcher.search(target);
         }});
     displayOtherThings(); // do other things while searching
     try {
       displayText(future.get()); // use future
     } catch (ExecutionException ex) { cleanup(); return; }
   }
 }
 FutureTask 类是 Future 的一个实现，并且FutureTask 实现 了Runnable接口，所以可通过 Executor 来执行。例如，可用下列内容替换上面带有 submit 的构造：
     FutureTask<String> future =
       new FutureTask<String>(new Callable<String>() {
         public String call() {
           return searcher.search(target);
       }});
     executor.execute(future);

        String result=future.get();

     System.out.println("result is:"+result);