Java并发框架Executor学习笔记

Java SE5的java.util.concurrent包中的执行器（Executor）将为你管理Thread对象，从而简化了并发编程。Executor在客户端和执行任务之间提供了一个间接层，Executor代替客户端执行任务。Executor允许你管理异步任务的执行，而无须显式地管理线程的生命周期。Executor在Java SE5/6中时启动任务的优选方法。Executor引入了一些功能类来管理和使用线程Thread，其中包括线程池，Executor，Executors，ExecutorService，CompletionService，Future，Callable等

创建线程池

Executors类，提供了一系列工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口。

 

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

创建固定数目线程的线程池。

public static ExecutorService newCachedThreadPool()

创建一个可缓存的线程池，调用execute 将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

创建一个单线程化的Executor。

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。

 

见类图，接口Executor只有一个方法execute，接口ExecutorService扩展了Executor并添加了一些生命周期管理的方法，如shutdown、submit等。一个Executor的生命周期有三种状态，运行 ，关闭 ，终止。

 

Callable，Future用于返回结果

Future<V>代表一个异步执行的操作，通过get()方法可以获得操作的结果，如果异步操作还没有完成，则，get()会使当前线程阻塞。FutureTask<V>实现了Future<V>和Runable<V>。Callable代表一个有返回值得操作。

实例：并行计算求和

 

public class ConcurrentSum {
	private int coreCpuNum;
	private ExecutorService  executor;
	private List<FutureTask<Long>> tasks = new ArrayList<FutureTask<Long>>();
	public ConcurrentSum(){
		coreCpuNum = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
		executor = Executors.newFixedThreadPool(coreCpuNum);
	}
	class SumCalculator implements Callable<Long>{
		int nums[];
		int start;
		int end;
		public SumCalculator(final int nums[],int start,int end){
			this.nums = nums;
			this.start = start;
			this.end = end;
		}
		@Override
		public Long call() throws Exception {
			long sum =0;
			for(int i=start;i<end;i++){
				sum += nums[i];
			}
			return sum;
		}
	}
	public long sum(int[] nums){
		int start,end,increment;
		// 根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor 
		for(int i=0;i<coreCpuNum;i++){
			increment = nums.length / coreCpuNum+1;
			start = i*increment;
			end = start+increment;
			if(end > nums.length){
				end = nums.length; 
			}
			SumCalculator calculator = new SumCalculator(nums, start, end);
			FutureTask<Long> task = new FutureTask<Long>(calculator);
			tasks.add(task);
			if(!executor.isShutdown()){
				executor.submit(task);
			}
		}
		return getPartSum();
	}
	public long getPartSum(){
		long sum = 0;
		for(int i=0;i<tasks.size();i++){
			try {
				sum += tasks.get(i).get();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			} catch (ExecutionException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		return sum;
	}
	public void close(){
		executor.shutdown();
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		int arr[] = new int[]{1, 22, 33, 4, 52, 61, 7, 48, 10, 11 };
		long sum = new ConcurrentSum().sum(arr);
		System.out.println("sum: " + sum);
	}
}

 

CompletionService

在上述例子中，getResult()方法的实现过程中，迭代了FutureTask的数组，如果任务还没有完成则当前线程会阻塞，如果我们希望任意任务完成后就把其结果加到result中，而不用依次等待每个任务完成，可以使用CompletionService。

它与ExecutorService最主要的区别在于submit的task不一定是按照加入时的顺序完成的。CompletionService对ExecutorService进行了包装，内部维护一个保存Future对象的BlockingQueue。只有当这个Future对象状态是结束的时候，才会加入到这个Queue中，take()方法其实就是Producer-Consumer中的Consumer。它会从Queue中取出Future对象，如果Queue是空的，就会阻塞在那里，直到有完成的Future对象加入到Queue中。所以，先完成的必定先被取出。这样就减少了不必要的等待时间。

实例：并行计算求和

 

public class ConcurrentSum2 {
	private int coreCpuNum;
	private ExecutorService  executor;
	private CompletionService<Long> completionService;
	
	public ConcurrentSum2(){
		//.....
	}
	class SumCalculator implements Callable<Long>{
		//.....
	}
	public long sum(int[] nums){
		int start,end,increment;
		// 根据CPU核心个数拆分任务，创建FutureTask并提交到Executor 
		for(int i=0;i<coreCpuNum;i++){
			increment = nums.length / coreCpuNum+1;
			start = i*increment;
			end = start+increment;
			if(end > nums.length){
				end = nums.length; 
			}
			SumCalculator task = new SumCalculator(nums, start, end);
			if(!executor.isShutdown()){
				completionService.submit(task);
			}
		}
		return getPartSum();
	}
	public long getPartSum(){
		long sum = 0;
		for(int i=0;i<coreCpuNum;i++){
			try {
				sum += completionService.take().get();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			} catch (ExecutionException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		return sum;
	}
	public void close(){
		executor.shutdown();
	}
}