Java併發編程的藝術(十一)——線程池(2)

Executor兩級調度模型

在HotSpot虛擬機中，Java中的線程將會被一一映射爲操作系統的線程。
在Java虛擬機層面，用戶將多個任務提交給Executor框架，Executor負責分配線程執行它們；
在操作系統層面，操作系統再將這些線程分配給處理器執行。

Executor結構

Executor框架中的所有類可以分成三類：

1. 任務
   任務有兩種類型：Runnable和Callable。

2. 任務執行器
   Executor框架最核心的接口是Executor，它表示任務的執行器。
   Executor的子接口爲ExecutorService。
   ExecutorService有兩大實現類：ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor。

3. 執行結果
   Future接口表示異步的執行結果，它的實現類爲FutureTask。

線程池

Executors工廠類可以創建四種類型的線程池，通過Executors.newXXX即可創建。

1. FixedThreadPool

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads){
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads,nThreads,0L,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

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• 3

• 它是一種固定大小的線程池；
• corePoolSize和maximunPoolSize都爲用戶設定的線程數量nThreads；
• keepAliveTime爲0，意味着一旦有多餘的空閒線程，就會被立即停止掉；但這裏keepAliveTime無效；
• 阻塞隊列採用了LinkedBlockingQueue，它是一個無界隊列；
• 由於阻塞隊列是一個無界隊列，因此永遠不可能拒絕任務；
• 由於採用了無界隊列，實際線程數量將永遠維持在nThreads，因此maximumPoolSize和keepAliveTime將無效。

2. CachedThreadPool

public static ExecutorService newCachedThreadPool(){
    return new ThreadPoolExecutor(0,Integer.MAX_VALUE,60L,TimeUnit.MILLISECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>());
}

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• 3

• 它是一個可以無限擴大的線程池；
• 它比較適合處理執行時間比較小的任務；
• corePoolSize爲0，maximumPoolSize爲無限大，意味着線程數量可以無限大；
• keepAliveTime爲60S，意味着線程空閒時間超過60S就會被殺死；
• 採用SynchronousQueue裝等待的任務，這個阻塞隊列沒有存儲空間，這意味着只要有請求到來，就必須要找到一條工作線程處理他，如果當前沒有空閒的線程，那麼就會再創建一條新的線程。

3. SingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(){
    return new ThreadPoolExecutor(1,1,0L,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

• 1
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• 3

• 它只會創建一條工作線程處理任務；
• 採用的阻塞隊列爲LinkedBlockingQueue；

4. ScheduledThreadPool

它用來處理延時任務或定時任務。

• 它接收SchduledFutureTask類型的任務，有兩種提交任務的方式：

  1. scheduledAtFixedRate
  2. scheduledWithFixedDelay

• SchduledFutureTask接收的參數：

  1. time：任務開始的時間
  2. sequenceNumber：任務的序號
  3. period：任務執行的時間間隔

• 它採用DelayQueue存儲等待的任務

  • DelayQueue內部封裝了一個PriorityQueue，它會根據time的先後時間排序，若time相同則根據sequenceNumber排序；
  • DelayQueue也是一個無界隊列；

• 工作線程的執行過程：

  • 工作線程會從DelayQueue取已經到期的任務去執行；
  • 執行結束後重新設置任務的到期時間，再次放回DelayQueue