Java併發框架Executor學習筆記
Java SE5的java.util.concurrent包中的執行器(Executor)將為你管理Thread物件,從而簡化了併發程式設計。Executor在客戶端和執行任務之間提供了一個間接層,Executor代替客戶端執行任務。Executor允許你管理非同步任務的執行,而無須顯式地管理執行緒的生命週期。Executor在Java SE5/6中時啟動任務的優選方法。Executor引入了一些功能類來管理和使用執行緒Thread,其中包括執行緒池,Executor,Executors,ExecutorService,CompletionService,Future,Callable等
建立執行緒池
Executors類,提供了一系列工廠方法用於創先執行緒池,返回的執行緒池都實現了ExecutorService介面。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
建立固定數目執行緒的執行緒池。
public static ExecutorService newCachedThreadPool()
建立一個可快取的執行緒池,呼叫execute 將重用以前構造的執行緒(如果執行緒可用)。如果現有執行緒沒有可用的,則建立一個新執行緒並新增到池中。終止並從快取中移除那些已有 60 秒鐘未被使用的執行緒。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
建立一個單執行緒化的Executor。
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
建立一個支援定時及週期性的任務執行的執行緒池,多數情況下可用來替代Timer類。
見類圖,介面Executor只有一個方法execute,介面ExecutorService擴充套件了Executor並添加了一些生命週期管理的方法,如shutdown、submit等。一個Executor的生命週期有三種狀態,執行 ,關閉 ,終止。
Callable,Future用於返回結果
Future<V>代表一個非同步執行的操作,通過get()方法可以獲得操作的結果,如果非同步操作還沒有完成,則,get()會使當前執行緒阻塞。FutureTask<V>實現了Future<V>和Runable<V>。Callable代表一個有返回值得操作。
例項:平行計算求和
Java程式碼- 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;
- // 根據CPU核心個數拆分任務,建立FutureTask並提交到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()方法的實現過程中,迭代了FutureTask的陣列,如果任務還沒有完成則當前執行緒會阻塞,如果我們希望任意任務完成後就把其結果加到result中,而不用依次等待每個任務完成,可以使用CompletionService。
它與ExecutorService最主要的區別在於submit的task不一定是按照加入時的順序完成的。CompletionService對ExecutorService進行了包裝,內部維護一個儲存Future物件的BlockingQueue。只有當這個Future物件狀態是結束的時候,才會加入到這個Queue中,take()方法其實就是Producer-Consumer中的Consumer。它會從Queue中取出Future物件,如果Queue是空的,就會阻塞在那裡,直到有完成的Future物件加入到Queue中。所以,先完成的必定先被取出。這樣就減少了不必要的等待時間。
例項:平行計算求和
Java程式碼- 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;
- // 根據CPU核心個數拆分任務,建立FutureTask並提交到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();
- }
- }