Java并发编程实战系列6之任务执行(Task Execution)
1. 在线程中执行任务 1.1 串行的执行任务 这是最经典的一个最简单的Socket server的例子，服务器的资源利用率非常低，因为单线程在等待I/O操作完成时，CPU处于空闲状态。从而阻塞了当前请求的延迟，还彻底阻止了其他等待中的请求被处理。 public class SingleThreadWebServer { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocket socket = new ServerSocket(80); while (true) { Socket connection = socket.accept(); handleRequest(connection); } } private static void handleRequest(Socket connection) { // request-handling logic here } } 1.2 显式地为任务创建线程 任务处理从主线程中分离出来，主循环可以快速等待下一个连接，提高响应性。同时任务可以并行处理了，吞吐量也提高了。 public class ThreadPerTaskWebServer { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocket socket = new ServerSocket(80); while (true) { final Socket connection = socket.accept(); Runnable task = new Runnable() { public void run() { handleRequest(connection); } }; new Thread(task).start(); } } private static void handleRequest(Socket connection) { // request-handling logic here } } 1.3 无限制创建线程的不足 线程的生命周期开销非常高 资源消耗。大量的空闲线程占用内存，给GC带来压力，同时线程数量过多，竞争CPU资源开销太大。 稳定性。容易引起GC问题，甚至OOM 2 Executor框架 任务就是一组逻辑工作单元（unit of work），而线程则是使任务异步执行的机制。 Executor接口，是代替Thread来做异步执行的入口，接口虽然简单，却为非常灵活强大的异步任务执行框架提供了基础。 提供了一种标准的方法将任务的提交与执行过程解耦，并用Runnable（无返回时）或者Callable（有返回值）表示任务。 Executor基于生产者-消费者模式 提交任务/执行任务分别相当于生产者/消费者,通常是最简单的实现生产者-消费者设计的方式了 2.1 基于Executor改造后的样例如下 将请求处理任务的提交与任务的实际执行解耦,并且只需采用另一种不同的Executor实现,就可以改变服务器的行为,其影响远远小于修改任务提交方式带来的影响 2.2 执行策略 这一节主要介绍做一个Executor框架需要靠那些点？ 在什么线程中执行任务？ 任务按照什么顺序执行？FIFO/LIFO/优先级 有多少个任务可以并发执行？ 队列中允许多少个任务等待？ 如果系统过载了要拒绝一个任务，那么选择拒绝哪一个？如何通知客户端任务被拒绝了？ 在执行任务过程中能不能有些别的动作before/after或者回调？ 各种执行策略都是一种资源管理工具，最佳的策略取决于可用的计算资源以及对服务质量的要求。 因此每当看到 new Thread(runnable).start(); 并且希望有一种灵活的执行策略的时候，请考虑使用Executor来代替 2.3 线程池 在线程池中执行任务比为每个任务分配一个线程优势明显： 重用线程，减少开销。 延迟低，线程是等待任务到达。 最大化挖掘系统资源以及保证稳定性。CPU忙碌但是又不会出现线程竞争资源而耗尽内存或者失败的情况。 Executors可以看做一个工厂，提供如下几种Executor的创建： newCachedThreadPool newFixedThreadPool newSingleThreadExecutor newScheduledThreadPool 2.4 Executor的生命周期 为解决执行服务的生命周期问题,Executor扩展了ExecutorService接口,添加了一些用于生命周期管理的方法 一个优雅停止的例子： 增加生命周期扩展Web服务器的功能 调用stop 客户端请求形式 关闭 2.5 延迟任务与周期任务 使用Timer的弊端在于 如果某个任务执行时间过长，那么将破坏其他TimerTask的定时精确性(执行所有定时任务时只会创建一个线程),只支持基于绝对时间的调度机制,所以对系统时钟变化敏感 TimerTask抛出未检查异常后就会终止定时线程(不会捕获异常) 更加合理的做法是使用ScheduledThreadPoolExecutor,只支持基于相对时间的调度 它是DelayQueue的应用场景 3 找出可利用的并行性 3.1 携带结果的任务Callable和Future Executor框架支持Runnable，同时也支持Callable(它将返回一个值或者抛出一个异常) 在Executor框架中，已提交但是尚未开始的任务可以取消，但是对于那些已经开始执行的任务，只有他们能响应中断时，才能取消。 Future非常实用，他的API如下 内部get的阻塞是靠LockSupport.park来做的，在任务完成后Executor回调finishCompletion方法会依次唤醒被阻塞的线程。 ExecutorService的submit方法接受Runnable和Callable，返回一个Future。ThreadPoolExecutor框架留了一个口子，子类可以重写newTaskFor来决定创建什么Future的实现，默认是FutureTask类。 3.2 示例：使用Future实现页面的渲染器 3.3 CompletionService: Executor与BlockingQueue 计算完成后FutureTask会调用done方法，而CompletionService集成了FutureTask，对于计算完毕的结果直接放在自己维护的BlockingQueue里面，这样上层调用者就可以一个个take或者poll出来。 3.3 示例：使用CompletionService提高渲染性能 void renderPage(CharSequence source) { final List<ImageInfo> info = scanForImageInfo(source); CompletionService<ImageData> completionService = new ExecutorCompletionService<ImageData>(executor); for (final ImageInfo imageInfo : info) completionService.submit(new Callable<ImageData>() { public ImageData call() { return imageInfo.downloadImage(); } }); renderText(source); try { for (int t = 0, n = info.size(); t < n; t++) { Future<ImageData> f = completionService.take(); ImageData imageData = f.get(); renderImage(imageData); } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } catch (ExecutionException e) { throw launderThrowable(e.getCause()); } } 6.3.7 为任务设置时限 Future的get支持timeout。 6.3.8 批量提交任务 使用invokeAll方法提交List<Callable>，返回一个List<Future>
